KR100957952B1 - Valve actuator with self-diagnostic function and intelligent type valve actuator - Google Patents
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Abstract
본 발명의 밸브 액츄에이터는, 각종 센서의 상태 데이터에 근거하여 밸브에 의한 유로의 개폐상태를 제어하고, 장치 자체의 열화상태 등을 자기진단하여 암나사, 씰 등의 부품 교환시기나 작동상태를 예측하여 보수 메인터넌스를 행하는 자기진단이 가능한 타입으로 구성하거나, 혹은 각종 센서로부터의 상태 데이터에 근거하여 밸브에 의한 유로의 개폐상태를 자기제어하고, 장치 자체의 열화상태 등을 자기진단하여 암나사, 씰 등의 부품의 교환시기나 작동상태를 예측하고, 운전작동과 보수 메인터넌스를 행하는 기능을 가지는 인텔리전트형식으로 구성될 수 있는 것이다.The valve actuator of the present invention controls the opening / closing state of the flow path by the valve based on the state data of various sensors, self-diagnoses the deterioration state of the device itself, and predicts the time or operation of replacement of parts such as female screws and seals. Self-diagnosis is performed in a type capable of performing self-maintenance maintenance, or self-controlling the opening / closing state of the flow path by a valve based on the state data from various sensors, and self-diagnosing the deterioration state of the device itself, It can be configured in an intelligent format that has the function of predicting the time of replacement or operation of parts, and performing operation operation and maintenance maintenance.
Description
도1은, 본 발명에 따른 밸브 액츄에이터의 일 실시예인 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터를 나타낸 개략 블록도이고,1 is a schematic block diagram showing a valve actuator having a self-diagnosis function which is an embodiment of a valve actuator according to the present invention;
도2는, 도1의 밸브 액츄에이터의 구동시스템인 제어회로의 요부를 나타낸 블록도이고,FIG. 2 is a block diagram showing the main parts of a control circuit which is a drive system of the valve actuator of FIG.
도3은, 도1의 밸브 액츄에이터의 외관을 나타낸 개략도이고,FIG. 3 is a schematic diagram showing the appearance of the valve actuator of FIG. 1;
도4는, 본 발명에 따른 가로형 수동핸들의 구동시스템를 가지는 밸브 액츄에이터를 나타낸 개략도이고,Figure 4 is a schematic diagram showing a valve actuator having a drive system of the horizontal manual handle according to the present invention,
도5는, 본 발명에 따른 세로형 수동핸들의 구동시스템을 가지는 밸브 액츄에이터를 나타낸 개략도이고,Fig. 5 is a schematic view showing a valve actuator having a drive system for the vertical manual handle according to the present invention;
도6은, 상기 밸브 액츄에이터에 설치된 토오크 센서의 일례를 나타낸 단면도이고,6 is a sectional view showing an example of a torque sensor provided in the valve actuator;
도7은, 본 발명에 따른 밸브 액츄에이터의 다른 실시예인 인텔리전트형 밸브 액츄에이터를 나타낸 개략 블록도이고,7 is a schematic block diagram showing an intelligent valve actuator that is another embodiment of a valve actuator according to the present invention;
도8은, 도7에 나타낸 밸브 액츄에이터의 구동시스템의 제어회로의 요부를 나 타낸 블록도이고,FIG. 8 is a block diagram showing the main part of the control circuit of the drive system of the valve actuator shown in FIG.
도9는, 도7에 나타낸 밸브 액츄에이터를 나타낸 개략도이다.Fig. 9 is a schematic diagram showing the valve actuator shown in Fig. 7.
본 발명은, 예컨대 유로(流路)를 개폐하기 위해 설치되는 수문(水門), 문체(門體), 게이트, 밸브체 등(총칭 밸브라 함)의 밸브를 상하이동시키는 밸브 액츄에이터에 관한 것으로, 특히 밸브의 위치검출, 토오크 검출 등의 운전상태, 암나사의 마모상태 등의 구동시스템 상태를 감시할 수 있는 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터, 및 각종 검출정보에 따라 구동수단에 의하여 적정상태로 자기제어하는 인텔리전트형 밸브 액츄에이터에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
종래, 수로(水路), 정수장, 발전소, 하천 등의 유체가 흐르는 유로에는 유로를 개폐하여 유량을 제어하기 위한 게이트, 수문, 문체, 밸브체 등의 밸브가 설치되며, 상기 부하체(負荷體)를 작동하기 위한 밸브 액츄에이터가 사용되고 있다. 밸브를 구동하기 위한 밸브 액츄에이터는, 컨트롤러를 사용하여 제어하는 중앙정보시스템화를 지향함과 동시에, 밸브 개폐의 제어 중 간단한 일부의 제어를 행할 수 있는 컨트롤러를 설치한 것이 알려져 있다(예컨대, 일본 특개평11-107254호 공보 참조)Conventionally, valves such as gates, water gates, doors, valve bodies, etc. for controlling flow rates by opening and closing flow paths are installed in flow paths through which fluids such as waterways, water purification plants, power plants, and rivers flow. Valve actuators are being used to operate the system. It is known that a valve actuator for driving a valve is provided with a controller capable of controlling a part of the valve opening / closing while aiming at the central information system to be controlled using a controller (for example, in Japanese Patent Laid-Open Publication). See Publication 11-107254)
종래, 밸브 구동용 액츄에이터장치에서는, 나사마모량 검출장치로서, 기준나사를 설치하여 사용하는 나사의 갭(gap)을 검출하고, 이에 따라 암나사의 마모량을 검출하고 있었다. 혹은, 나사마모량 검출장치로서, 나사의 부하토오크곡선을 검출하여 나사의 갭 증가에 따른 토오크 변화로부터 암나사의 마모량을 계산하여 구해왔다. 상기 암나사 마모 검출장치는, 하우징에 회전가능하게 부착된 슬리브, 상기 슬리브에 스플라인 끼워맞춤된 암나사부재, 상기 암나사부재에 맞물리며 또한 축방향으로 이동가능한 암나사 부착 스핀들, 상기 스핀들의 부하가 걸리지 않는 상태에서 상기 스핀들에 회전가능하게 부착되며 상기 암나사부재와 일체로 회전함과 동시에 상기 암나사부재의 마모량에 대응하는 축방향의 이동에 따라서 축방향 하향으로 이동가능한 모델 암나사, 상기 모델 암나사의 외주에 형성된 고리모양 홈에 끼워넣어지는 베어링을 부착하고 상기 하우징에 고정된 가이드핀에 안내되어 상기 모델 암나사의 축방향 이동에 대응하여 축방향으로만 이동할 수 있는 이동블록, 및 상기 암나사부재의 암나사 마모량에 대응하는 상기 이동블록의 이동거리를 검출하는 차동(差動) 변압기로 이루어지는 이동량 센서로 구성된 것이 있다(예컨대, 일본 실공평8-9603호 공보 참조).Conventionally, in a valve drive actuator device, a gap of a screw used by providing a reference screw as a screw wear amount detection device has been detected, thereby detecting the wear amount of the female screw. Alternatively, as a wear amount detecting device for a screw, a load torque curve of a screw has been detected and the wear amount of a female screw has been calculated from a torque change caused by an increase in the gap of the screw. The female thread wear detection device includes a sleeve rotatably attached to a housing, a female threaded member splined to the sleeve, a female threaded spindle engaged with the female threaded member and movable in an axial direction, and without being loaded with the spindle. A model female screw rotatably attached to the spindle and movable integrally with the female screw member and movable downward in an axial direction according to an axial movement corresponding to the wear amount of the female screw member, and a ring shape formed on an outer circumference of the model female screw A moving block attached to a groove inserted in the groove and guided by a guide pin fixed to the housing and movable only in an axial direction corresponding to the axial movement of the model female screw, and corresponding to the amount of wear of the female screw member Differential side detecting moving distance of moving block There is one comprised of the movement amount sensor which consists of an indenter (for example, refer Unexamined-Japanese-Patent No. 8-9603).
또한, 종래 알려져 있는 밸브장치에 설치된 이상(異常)진단ㆍ열화예측장치는, 운전 중에 이상의 징후 파악과 이상 개소(個所)의 특정화를 행하고, 수리 부위의 특정, 전동밸브의 점검범위의 한정 및 이상 징후의 판정을 행한다. 상기 이상진단ㆍ열화예측장치는, 구동부에 설치된 구동력 센서를 상기 진단장치에 접속하고, 구동부에 대한 공급에너지를 검출하는 에너지센서, 및 밸브장치의 진동을 검출하는 진동 센서를 밸브장치에 가설(假設)적으로 부착하고, 이들 센서로부터 출력되는 검지(檢知)신호를 데이터 변환 유닛에서 소정의 신호로 변환하여, 매 진단항목마다의 허용치 및 진단결과를 포함한 메인터넌스기록과 대조하여 매 진단항목마다 진단데이터정보의 해석진단처리를 행하여, 정상 또는 이상을 판단하고, 더욱이 열화예측을 행할 수 있는 것이 있다(예컨대, 일본 특개2002-130531호 공보 참조).In addition, the abnormality diagnosis and deterioration prediction apparatus installed in the conventionally known valve apparatus performs the identification of abnormality signs and the specification of abnormal points during operation, specifying the repair site, limiting and abnormality of the inspection range of the electric valve. The indication is judged. The abnormal diagnosis and deterioration prediction apparatus connects a driving force sensor installed in a drive unit to the diagnosis device, and hypothesizes an energy sensor for detecting supply energy to the drive unit, and a vibration sensor for detecting vibration of the valve unit. The detection signal outputted from these sensors is converted into a predetermined signal by the data conversion unit, and the diagnosis is performed for each diagnosis item against the maintenance record including the allowable value and the diagnosis result for each diagnosis item. There are some cases in which analytical diagnostic processing of data information is performed to determine normal or abnormality and further predict degradation (for example, see Japanese Patent Laid-Open No. 2002-130531).
그러나, 종래의 나사마모량 검출장치 등의 이상진단 및 열화예측장치에 있어서, 예컨대 기준나사를 사용하여 갭을 검출하는 타입의 것은, 기준나사를 높은 정밀도로 제작하지 않으면 안되고, 상기 기준나사를 조립시키기 위한 복잡한 구조를 필요로 하여, 제조비용이 높게 되는 문제가 있었다. 또한, 나사의 부하토오크곡선을 검출하여, 나사의 갭 증가에 따른 토오크 변화로부터 암나사의 마모량을 계산하는 나사마모량 검출장치는, 암나사의 마모를 토오크 파형(波形)으로 분석하는 경우에, 정상일 때의 토오크 파형과의 차이를 알기 어려워, 높은 정밀도로 암나사의 마모를 검출할 수 없다고 하는 문제가 있었다. However, in an abnormal diagnosis and deterioration prediction device such as a conventional thread wear detection device, a type of detecting a gap using a reference screw, for example, must be manufactured with a high precision, and the reference screw must be assembled. There is a problem in that a complicated structure is required, and the manufacturing cost is high. In addition, the thread wear detection device that detects the load torque curve of the screw and calculates the amount of wear of the female thread from the torque change caused by the increase in the gap of the screw, when analyzing the wear of the female thread by the torque waveform, It was difficult to know the difference from the torque waveform, and there was a problem that the wear of the internal thread could not be detected with high precision.
또한, 종래의 나사마모량 검출장치는, 주(主)구동나사 외에 스프링으로 장력을 부여한 부(副)나사를 설치하고, 주구동나사와의 거리를 검출하여 나사의 마모량을 검출하는 것으로서, 주구동나사와 부나사 사이의 거리를 측정하는 것이 곤란할 뿐 아니라, 기계식으로는 구조가 복잡하게 되고, 각 부재에 높은 가공정밀도가 요구되며, 또한 거리검출에 의한 나사마모검출로는, 나사의 마모입자가 부재 사이에 물려들어가 악영향을 받기 쉬워, 검출되는 정밀도에 신뢰성을 가질 수 없다는 문제가 있다.In addition, the conventional screw wear detection device is provided with a sub-tension with a spring applied in addition to the main drive screw, and detects a wear amount of the screw by detecting a distance from the main drive screw. Not only is it difficult to measure the distance between the screw and the sub-screw, but also the structure is complicated mechanically, high machining precision is required for each member, and the wear detection of the screw is performed by detecting the wear of the screw by distance detection. There is a problem in that it is easy to be inherited by the members and is adversely affected, and that the accuracy to be detected cannot be reliable.
또한, 종래의 밸브장치에 있어서 스템 부시의 암나사 마모량에 의한 유격량을 검출하는 장치는, 토오크곡선으로부터 갭의 공전(空轉)량을 추정하여 산출하는 것으로서, 출력속도는 추정치로서, 정확한 나사 마모량을 검출할 수 없는 것이고, 또한 토오크센서(거리센서, 스트레인게이지)는, 기어 케이스 내부에 조립되는 구성으로서, 간단하게 조립할 수 없어, 현장에서의 개조(改造)작업이 곤란하다.In the conventional valve device, the device for detecting the clearance amount due to the wear amount of the female thread of the stem bush is calculated by estimating the idle amount of the gap from the torque curve, and the output speed is an estimated value. It is not detectable and the torque sensor (distance sensor, strain gauge) is a structure which is assembled inside a gear case, and cannot be easily assembled, and it is difficult to remodel on site.
또한, 종래의 전동 밸브 액츄에이터는, 위치리미트나 토오크리미트 등의 리미트검출을 기어, 캠 등을 조립한 기계적인 전동(傳動)수단을 사용하여 달성해 왔고, 또한 밸브의 유로 위치를 나타내는 개도계(開度計)도 기어 전달기구를 사용하고 있는 것이 현 실정이다. 따라서, 종래의 전동(電動) 밸브 액츄에이터는, 리미트스위치, 토오크스위치 등의 스위치 유닛을 채용하기 위하여, 스위치유닛의 전달부, 밸브 개도(開度)의 전달부 등을 구성하기 위한 부품이 많아지고, 부품 개수 증가에 의한 고장율이 상승한다고 하는 문제가 있었다.In addition, the conventional electric valve actuator has achieved limit detection such as position limit and torque limit using mechanical transmission means in which gears, cams, and the like are assembled. The current situation is that the gear transmission mechanism is also used. Therefore, in the conventional electric valve actuator, in order to employ a switch unit such as a limit switch or a torque switch, there are many parts for constituting the transfer unit of the switch unit, the transfer unit of the valve opening degree, and the like. There is a problem that the failure rate is increased by increasing the number of parts.
또한, 이들 스위치유닛의 조정에 특수한 기술이 요구되며, 또한 부품의 조정을 위하여 케이스를 열거나 하기 때문에, 관련되는 사고나 고장이 발생하고 있다. 또한, 밸브의 개도계는, 슬리부 축의 총회전수(360°×n 회전)를, 예컨대 0°~270°의 운동으로 변환하기 때문에, 감속기어의 조합이 여러 가지 있어, 밸브 액츄에이터의 납입(納入) 후에 있어서는 변경이 곤란하였다.In addition, special techniques are required for the adjustment of these switch units, and since the case is opened for the adjustment of the parts, related accidents and failures occur. In addition, since the open gauge of the valve converts the total rotational speed (360 ° × n rotation) of the sleeve shaft into a motion of, for example, 0 ° to 270 °, there are various combinations of reduction gears, so that the valve actuator is delivered. ), The change was difficult.
또한, 종래의 나사마모량 검출장치 등의 이상진단 및 열화예측장치에 있어서, 예컨대 기준나사를 사용하여 갭을 검출하는 타입의 것은, 기준나사를 높은 정밀도로 제작하지 않으면 안되었고, 상기 기준나사를 조립하기 위한 복잡한 구조를 필요로 하여, 제조비용이 높게 되는 문제가 있었다. 또는, 나사의 부하토오크 곡선을 검출하고, 나사의 갭의 증가에 따른 토오크의 변화로부터 암나사의 마모량을 계 산하는 나사마모량 검출장치는, 암나사의 마모를 토오크 파형으로 분석하는 경우에, 정상일 때의 토오크 파형과의 사이의 차이를 알기 어려워, 높은 정밀도로 암나사의 마모를 검출할 수 없다고 하는 문제가 있었다.
In addition, in an abnormal diagnosis and deterioration prediction device such as a conventional thread wear detection device, a type of detecting a gap by using a reference screw, for example, has to be manufactured with a high precision, and the reference screw is assembled. There is a problem in that a complicated structure is required to make the manufacturing cost high. Alternatively, the thread wear detection device that detects the load torque curve of the screw and calculates the amount of wear of the female thread from the change in torque caused by the increase in the gap of the screw is normal when the wear of the female thread is analyzed by the torque waveform. It was difficult to know the difference between the torque waveform and there was a problem that the wear of the internal thread could not be detected with high accuracy.
본 발명의 목적은, 수문, 문체, 밸브체, 게이트 등의 밸브를 조작하는 스핀들을 스템 부시에 의해 상하 운동가능하게 구동하는 밸브 액츄에이터에 있어서, 예컨대, 밸브 위치 리미트, 토오크 리미트 등의 리미트 검출, 하우징 내부의 온습도검출, 스템 부시의 암나사 마모량 검출, 모터나 전자부품의 상태 데이타에 의한 열화 예측, 구동시스템 부품 등의 마모 열화, 모터의 구동전류의 상태 데이타 등을 전기적으로 검출하고 감시해서 자기진단함과 동시에, 이러한 정보에 대응하여 컨트롤러에 의해 장치 자체를 정상화 처리하거나, 상기 정보에 대응하여 부품교환처리 등을 촉진할 수 있는 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터를 제공하는 것에 있다.SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a valve actuator that drives a spindle for operating a valve such as a water gate, a door, a valve body, and a gate so as to be movable up and down by a stem bush. Self-diagnosis by detecting and monitoring the temperature and humidity inside the housing, detecting the amount of wear on the female thread of the stem bush, predicting the deterioration by the state data of the motor or electronic parts, deterioration of the wear of the drive system parts, and the state data of the driving current of the motor. In addition, the present invention provides a valve actuator having a self-diagnosis function capable of normalizing a device itself by a controller in response to such information, or facilitating parts replacement processing or the like in response to the information.
본 발명의 다른 목적은, 상태 데이타 등을 전기적으로 검출하고 감시해서 자기진단함과 동시에, 이러한 정보에 대응하여 내장된 제어회로에 의해 장치 자체를 정상화처리하거나, 상기 정보에 대응하여 부품교환, 경보(警報) 등의 표시를 할 수 있는 인텔리전트형 밸브 액츄에이터를 제공하는 데 있다.
Another object of the present invention is to electrically detect and monitor status data and perform self-diagnosis, and to normalize the device itself by means of a built-in control circuit in response to such information, or to replace or alert parts in response to the information. The present invention provides an intelligent valve actuator capable of displaying (iii).
본 발명은, 유로를 개폐하기 위한 밸브가 부착되고 상기 밸브에 의한 상기 유로의 개폐 작동을 시키기 위해 하우징에 상하 이동가능하게 지지된 스핀들, 상기 스핀들에 설치된 수나사에 나사결합되는 암나사를 구비하며 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 스템 부시, 상기 스템 부시를 회전 구동하여 상기 스핀들을 상하 이동시키기 위하여 상기 스템 부시에 고정된 웜 휠과 상기 웜 휠에 맞물려서 구동 수단으로부터의 회전이 전달되는 웜을 갖는 전달장치를 구비한 밸브 액츄에이터에 있어서,The present invention includes a spindle attached to a valve for opening and closing a flow path and having a spindle supported to be movable up and down in the housing for opening and closing the flow path by the valve, and a female screw threaded to a male screw installed on the spindle. A transmission device having a stem bush rotatably supported on the stem bush and a worm wheel fixed to the stem bush and a worm which is engaged with the worm wheel to rotate the stem bush to move the spindle up and down to transmit rotation from a driving means. In the valve actuator provided with,
상태(狀態) 데이타의 미리 결정된 소정의 설정치를 설정하는 설정기(說定器); 상기 상태 데이타의 측정치를 각각 검출하는 각종 센서; 상기 측정치와 설정치를 비교 판단해서 상기 측정치가 설정치로부터 벗어나는 정보에 응답해서 부품교환수리, 경보(警報) 등의 처리를 시작하는 제1 제어회로; 상기 센서에 의한 상기 측정치를 표시함과 동시에 상기 제1 제어회로로부터 시작된 상기 처리를 표시하는 제1 표시장치; 상기 설정기, 제1 제어회로, 제1 표시장치 및 제1 제어회로에 접속된 통신 유닛을 구비한 제1 컨트롤 기판; 및 상기 통신 유닛을 통해서 상기 측정치를 표시함과 동시에, 상기 정보에 대응하여 상기 제1 제어회로를 통해서 상기 구동수단을 작동시키는 제1 컨트롤러;을 구비한 것을 특징으로 하는 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터에 관한 것이다.A setter for setting a predetermined predetermined set value of state data; Various sensors each detecting a measurement of the state data; A first control circuit which compares and judges the measured value and the set value and starts processing such as parts replacement repair, alarm, etc. in response to the information from which the measured value deviates from the set value; A first display device for displaying the measurement value by the sensor and simultaneously displaying the processing started from the first control circuit; A first control board having a communication unit connected to said setter, a first control circuit, a first display device and a first control circuit; And a first controller for displaying the measured value through the communication unit and operating the driving means through the first control circuit in response to the information. It is about.
상기 상태 데이타를 검출하는 각종의 센서는, 밸브 위치를 검출하여 상기 밸브 유로의 개도를 검출하기 위해서 상기 스핀들의 회전수를 검출함과 동시에 상기 회전수를 적산(積算)하는 인코더를 구비한 제1 회전수 센서, 상기 스핀들에 부하되 는 토오크를 검출하는 토오크 센서, 상기 구동수단인 모터와 상기 제1 컨트롤 기판 영역의 온도를 검출하는 온도 센서, 상기 밸브 액츄에이터의 내부 습도를 검출하는 습도 센서, 상기 밸브 액츄에이터의 진동을 검출하는 진동 센서, 및 상기 제1 회전수 센서와 토오크 센서를 이용해서 상기 스템 부시의 암나사의 마모를 검출하는 암나사 마모 센서, 및 상기 모터를 구동하는 기동(起動)전류를 검출해서 운전 회수를 검출하는 전류 센서를 포함하고 있다.The various sensors for detecting the state data include a first encoder having an encoder for detecting the rotational speed of the spindle and integrating the rotational speed in order to detect the valve position and detect the opening degree of the valve flow path. A rotation speed sensor, a torque sensor for detecting torque loaded on the spindle, a temperature sensor for detecting a temperature of the motor as the driving means and the first control substrate region, a humidity sensor for detecting an internal humidity of the valve actuator, and A vibration sensor for detecting vibration of the valve actuator, a female thread wear sensor for detecting wear of the female screw of the stem bush using the first rotation speed sensor and a torque sensor, and a starting current for driving the motor And a current sensor for detecting the number of times of operation.
상기 제1 제어회로는, 상기 제1 회전수 센서, 토오크 센서, 온도 센서, 습도 센서, 진동 센서, 암나사 마모 센서의 각각의 측정치 및 상기 전류 센서의 측정치에 응답하여 이상 측정치에 대하여 이상신호를 출력함과 동시에, 상기 통신 유닛을 통해서 상기 제1 컨트롤러와의 정보교환하여 상기 제1 컨트롤러로부터의 지령에 따라 상기 제1 제어회로를 통하여 상기 구동 수단을 작동시키는 것이다.The first control circuit outputs an abnormal signal to an abnormal measurement value in response to the respective measurement values of the first rotation speed sensor, the torque sensor, the temperature sensor, the humidity sensor, the vibration sensor, the female thread wear sensor, and the measurement value of the current sensor. At the same time, information is exchanged with the first controller via the communication unit to operate the driving means through the first control circuit in accordance with a command from the first controller.
상기 암나사 마모 센서는, 상기 웜의 축방향의 이동량에 따라 얻어지는 토오크 곡선에 근거해서 상기 수나사와 암나사 사이의 갭(gap)량을 결정함과 동시에, 결정된 상기 갭량에 대응하는 상기 스템 부시의 회전수를 검출하고, 상기 스템 부시의 회전수에 상기 암나사의 피치를 곱하는 연산을 해서 상기 암나사의 마모량을 검출한다.The female thread wear sensor determines the gap amount between the male screw and the female thread based on the torque curve obtained according to the amount of movement of the worm in the axial direction, and at the same time, the rotation speed of the stem bush corresponding to the determined gap amount. Is detected, and the amount of rotation of the stem bush is multiplied by the pitch of the female screw to detect the wear amount of the female screw.
상기 제1표시장치는, 상기 상태 데이타를 측정한 측정치, 상기 상태 데이타의 미리 결정된 설정치, 및 부품의 고장 데이타나 이상(異常)에 대한 각종 정보를 표시하는 엘시디(LCD)이다.The first display device is an LCD (LCD) which displays a measurement value of measuring the state data, a predetermined set value of the state data, and various kinds of information on the failure data or abnormality of the part.
상기 제1 컨트롤러는, 객선(客先)제어장치, 퍼스널 컴퓨터 및 무선식 리모콘 이다. 또한, 상기 제1 컨트롤러는, 상기 온도 센서에 의한 측정치에 따라서 상기 구동수단인 모터, 전기부품의 열화를 미리 결정된 데이타에 근거해서 예측 제어한다.The first controller is a ship control device, a personal computer, and a wireless remote controller. Further, the first controller predictively controls deterioration of the motor and the electrical component as the driving means based on predetermined data according to the measured value by the temperature sensor.
더욱이, 상기 컨트롤러는, 상기 습도 센서에 의한 측정치에 따라서 상기 밸브 액츄에이터에 설치된 히터의 배선 불량, 커버 부착 불량, 커버 내로의 침수상황을 미리 결정된 데이타에 근거해서 예측 제어할 수 있다.In addition, the controller can predictively control the wiring failure, the cover failure, and the immersion state of the heater provided in the valve actuator based on the predetermined data according to the measured value by the humidity sensor.
상기 밸브 액츄에이터는, 상기한 바와 같이 구성되어 있으므로, 각종 센서에 의해 받아들인 데이타에 의해, 상태 감시가 가능하게 되고, 예컨대 기동(起動) 회수검출에 의해 슬라이드부품, 각 부분에 설치된 씰의 수명을 예측할 수 있고, 토오크 검출에 의해 밸브나 액츄에이터의 상태를 감시할 수 있고, 온도검출에 의해 온도상황이 원인이 되어 발생하는 모터, 전기부품의 열화를 방지할 수 있고, 습도검출에 의해 배선 불량, 커버 토오크 불량, 침수 검출을 예측할 수 있고, 인코더와 토오크 센서의 조합에 의해서 스템 부시의 암나사 마모를 검출할 수 있다. 자기진단기능으로서 표시 감시한 데이타에 근거하여, 객선의 컨트롤러에 의해 상태 감시보전(監視保全), 즉 대책을 위한 구동 제어, 부품교환 등을 용이하게 할 수 있다. 또한, 이 밸브 액츄에이터는, 제1 컨트롤 기판을 탑재하고 있어, 외부와의 통신이 가능하게 되어, 동작 제어, 상태감시가 1대의 제1 컨트롤러로 복수의 밸브 액츄에이터를 제어 할 수가 있다. 상기 밸브 액츄에이터는, 제1 표시장치에 의해 밸브 동작 상태, 설정 상태, 고장표시 등을 용이하게 감시할 수 있다.Since the valve actuator is configured as described above, the data can be monitored by the data received by various sensors, and the lifespan of the slide parts and the seals provided in the respective parts can be improved by, for example, detecting the starting number. It is possible to predict and monitor the state of valves and actuators by torque detection, and to prevent deterioration of motors and electrical components caused by temperature conditions due to temperature detection, and to prevent wiring defects due to humidity detection. Cover torque failure and submersion detection can be predicted, and wear of the internal thread of the stem bush can be detected by the combination of the encoder and the torque sensor. On the basis of the data monitored and monitored as a self-diagnosis function, the controller of the ship can facilitate status monitoring maintenance, that is, drive control for countermeasures, parts replacement, and the like. Moreover, this valve actuator is equipped with a 1st control board | substrate, and communication with the outside is attained, and operation control and state monitoring can control a some valve actuator with one 1st controller. The valve actuator can easily monitor the valve operation state, setting state, fault indication, and the like by the first display device.
상기 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터는, 상기와 같이 구성되어 있으 므로, 이상이나 수명을 사전에 검출표시할 수 있고, 액츄에이터의 고장을 방지할 수 있어 고장에 의한 사고 발생을 방지할 수 있으며, 또한 마모부품의 교환에 있어서는 이상이 있는 부품만을 교환하면 충분하여 정기점검회수를 줄일 수 있고, 운전비용을 감소시킬 수 있으며, 또한 자기진단기능에 의하여 보수 메인터넌스시기를 확인할 수 있고, 각 센서 등의 기기에 대한 각종 설정이 용이하며, 각종 상태 데이터를 확실하게 설정할 수 있게 되고, 또한 객선컨트롤러에 의하여 밸브상태를 구동제어할 수 있어, 관리비용의 저감에 공헌할 수 있다. Since the valve actuator having the self-diagnosis function is configured as described above, it is possible to detect and display abnormality or lifespan in advance, prevent the failure of the actuator, and prevent the occurrence of an accident due to the failure. When replacing worn parts, it is sufficient to replace only the defective parts, which can reduce the number of regular inspections, reduce operating costs, and check the maintenance maintenance time by the self-diagnosis function. It is possible to easily set various kinds of parameters, and to reliably set various state data, and to drive-control the valve state by the objective controller, contributing to the reduction of management cost.
또한, 본 발명은, 유로를 개폐하기 위한 밸브를 부착하고 하우징에 상하 이동가능하게 지지된 스핀들, 상기 스핀들에 설치된 수나사에 나사결합되는 암나사를 구비하며 상기 하우징에 회전가능하게 지지된 스템 부시, 상기 스템 부시를 회전 구동하여 상기 스핀들을 상하 이동시키기 위해서 상기 스템 부시에 고정된 웜 휠과 상기 웜 휠에 맞물려서 구동 수단으로부터의 회전이 전달되는 웜을 갖는 전달장치를 구비한 밸브 액츄에이터에 있어서 ; 상기 구동 수단을 구성하는 모터에 설치된 가역기; 상태 데이타의 적정한 설정치를 미리 설정하는 설정기; 상기 상태 데이타의 측정치를 각각 검출하는 각종 센서; 상기 센서에 의한 측정치에 응답해서 상기 측정치와 설정치를 비교 연산하고 상기 측정치가 상기 설정치로부터 벗어나는 정보에 응답해서 상기 구동 수단을 작동하고 프로그램 동작을 해서 상기 밸브에 의한 유로의 개폐 상태를 적정하게 자기제어하는 제2 제어회로; 상기 측정치를 표시함과 동시에 상기 제2 제어회로로부터 발생된 상기 정보에 응답해서 부품교환수리, 경보 등의 처리를 표시하는 표시장치; 상기 설정기, 상기 제어회로, 상기 표시장치 및 상기 제2 제어회로에 접속된 통신 유닛을 구비한 제2 컨트롤 기판; 및 상기 통신 유닛을 통해서 상기 측정치와 상기 정보 표시와 상기 설정치를 입력 변경함과 동시에 상기 구동 수단을 조작해서 상기 밸브에 의한 유로의 개폐 상태를 적정하게 제어하는 제2 컨트롤러;을 구비한 것을 특징으로 하는 인텔리전트형 밸브 액츄에이터에 관한 것이다.In addition, the present invention is a stem bushing rotatably supported on the housing having a spindle attached to a valve for opening and closing the flow path and supported to be movable up and down in the housing, a female screw threaded to the male screw installed on the spindle, A valve actuator having a worm wheel fixed to the stem bush and a transmission device having a worm in which rotation from a driving means is transmitted to rotate the stem bush so as to move the spindle up and down; A reversible unit installed in a motor constituting the drive means; A setter for presetting an appropriate setpoint of the state data; Various sensors each detecting a measurement of the state data; Comparing the measured value with the set value in response to the measured value by the sensor and operating the drive means and performing a program operation in response to the information in which the measured value deviates from the set value, thereby appropriately controlling the opening and closing state of the flow path by the valve. A second control circuit; A display device which displays the measured values and displays processes such as parts replacement repair and alarm in response to the information generated from the second control circuit; A second control board having a communication unit connected to said setter, said control circuit, said display device and said second control circuit; And a second controller configured to appropriately control the opening / closing state of the flow path by the valve by operating the drive means while changing the input of the measured value, the information display, and the set value through the communication unit. It relates to an intelligent valve actuator.
상기 상태 데이타를 검출하는 각종의 상기 센서는, 밸브 위치를 검출해서 상기 밸브 유로의 개도를 검출하기 위해서 상기 스핀들의 회전수를 검출함과 동시에 상기 회전수를 적산하는 앱솔루트 인코더를 구비한 회전수 센서, 상기 스핀들에 부하되는 토오크를 검출하는 토오크 센서, 상기 구동수단인 모터와 상기 제2 컨트롤 기판 영역의 온도를 검출하는 온도 센서, 상기 밸브 액츄에이터의 내부 습도를 검출하는 습도 센서, 상기 밸브 액츄에이터의 진동을 검출하는 진동 센서, 및 상기 제2 회전수 센서와 상기 토오크 센서를 이용해서 상기 스템 부시의 암나사 마모량을 검출하는 암나사 마모 센서, 및 상기 모터를 구동하는 기동전류를 검출해서 운전 회수를 검출하는 전류 센서를 포함하는 것이다.The various sensors for detecting the state data have a rotational speed sensor provided with an absolute encoder which detects the rotational speed of the spindle and accumulates the rotational speed in order to detect the valve position and detect the opening degree of the valve flow path. A torque sensor detecting a torque loaded on the spindle, a temperature sensor detecting a temperature of the motor as the driving means and the second control substrate region, a humidity sensor detecting an internal humidity of the valve actuator, and a vibration of the valve actuator A vibration sensor that detects the pressure, a female thread wear sensor that detects the wear amount of the internal thread of the stem bush using the second rotation speed sensor, and the torque sensor, and a current that detects the number of operation by detecting the starting current for driving the motor. It includes a sensor.
상기 암나사 마모 센서는, 상기 제2 제어회로에 있어서 토오크 센서에서 측정된 웜의 축방향 이동량을 따라서 얻어지는 토오크 곡선에 근거해서 상기 수나사와 암나사 사이의 갭량을 결정하고, 상기 회전수 센서가 상기 갭량에 대응하는 상기 스템 부시의 회전수를 검출하고, 상기 스템 부시의 회전수에 상기 암나사의 피치를 곱하는 연산을 해서 상기 암나사의 마모량을 검출하는 것이다.The female thread wear sensor determines the gap amount between the male thread and the female thread based on a torque curve obtained along the axial movement amount of the worm measured by the torque sensor in the second control circuit, and the rotational speed sensor determines the gap amount. The rotation speed of the said stem bush is detected, the calculation of the rotation speed of the stem bush multiplied by the pitch of the female screw is performed, and the wear amount of the female screw is detected.
상기 제2 컨트롤러는, 복수의 상기 밸브 액츄에이터에 각각 설치된 제2 컨트 롤 기판의 상기 제어회로를 각각 제어한다. 또한, 상기 제2 컨트롤러는, 퍼스널 컴퓨터 및 무선식 리모콘이다. 또, 상기 제2 표시장치는, 상기 상태 데이타, 각종의 상기 설정치의 설정 상태, 및 부품의 고장데이타나 이상(異常)의 각종정보를 표시하는 엘시디(LCD)이다.The second controller controls the control circuits of the second control substrates respectively provided in the plurality of valve actuators. The second controller is a personal computer and a wireless remote controller. The second display device is an LCD (LCD) which displays the state data, the set state of various kinds of the set values, and various kinds of information on fault data and abnormality of parts.
또한, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 제2회전수 센서에 의한 측정치에 따라서 부품의 슬라이드부, 및 각 씰 수명의 각종 정보를 미리 결정된 상기 상태 데이타에 근거해서 예측 제어한다. 또한, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 온도 센서에 의한 측정치에 따라서 상기 구동수단인 모터, 전자소자 등의 부품 열화의 각종정보를 미리 결정된 상기 상태 데이타에 근거해서 예측 제어한다. 또한, 상기 제2 컨트롤러는, 상기 습도 센서에 의한 측정치에 따라서 히터의 배선 불량, 커버 부착 불량, 커버 내로의 침수 상황의 각종정보를 미리 결정된 상기 상태 데이타에 근거해서 예측 제어한다,Moreover, the said 2nd controller predictively controls the slide part of components, and the various information of each seal life based on the predetermined state data according to the measured value by the said 2nd rotation speed sensor. The second controller predictively controls various types of information of component deterioration such as a motor, an electronic element, etc., which are the driving means, based on the predetermined state data in accordance with the measured value by the temperature sensor. In addition, the second controller predictively controls various types of information on the wiring failure of the heater, the cover attachment failure, and the immersion situation into the cover based on the predetermined state data according to the measured value by the humidity sensor.
상기 인텔리전트형 밸브 액츄에이터는, 상기한 바와 같이, 앱솔루트 인코더를 탑재함으로써, 제어전원의 유무에 상관없이 밸브 위치가 검출되어, 종래의 기계적인 전달수단에 의한 개도계를 사용하지 않으므로, 부품 개수를 저감할 수 있고, 제조비용, 고장율을 저감할 수 있고, 또한 각종 센서에 의해서 밸브위치, 가역기를 구비한 모터의 전류, 토오크, 온도, 습도, 진동 등을 검출할 수 있고, 제어회로에 있어서 검출된 측정치의 정보에 따라 미리 결정된 프로그램 동작에 따라서 구동수단을 구동하여 적정한 상태로 자기제어할 수 있으며, 각종 상태 데이터의 미리 결정된 설정치를 안전하고 용이하며 확실하게 설정할 수 있고, 자기진단기능에 의한 상태감시를 하여 장치 그 자체의 보전을 도모할 수 있다.As described above, the intelligent valve actuator is equipped with an absolute encoder so that the valve position is detected regardless of the presence or absence of a control power supply, and thus the number of parts is reduced. It is possible to reduce the manufacturing cost and failure rate, and to detect the valve position, the current, torque, temperature, humidity, vibration, etc. of the motor provided with the reversible by various sensors, According to the information of the measured value, the driving means can be driven according to a predetermined program operation to self-control to an appropriate state, and the predetermined set values of various state data can be set safely, easily and reliably, and the state monitoring by the self-diagnosis function It is possible to protect the device itself.
또한, 상기 인텔리전트형 밸브 액츄에이터는, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 제2 컨트롤 기판에 내장된 제2 제어회로에 의한 프로그램 동작을 행하고, 자기진단기능에 의한 상태감시보전, 즉 보수 메인터넌스 시기 등을 확인할 수 있고, 각 센서 등의 기기에 대한 각종 설정을 용이하고 확실하게 설정할 수 있다.In addition, since the intelligent valve actuator is configured as described above, a program operation is performed by a second control circuit built in the second control board, and the state monitoring maintenance by the self-diagnosis function, that is, maintenance maintenance time, etc. is confirmed. It is possible to easily and reliably set various settings for devices such as sensors.
또한, 상기 밸브 액츄에이터는, 앱솔루트 인코더나 가역기를 설치하여 부품 개수를 저감하고, 제조비용을 저감할 수 있음과 동시에 고장율이 저감되고, 더구나 케이스 등을 열지 않고, 외부로부터 위치 리미트나 토오크 리미트의 조정을 용이하게 행할 수 있으며, 케이스를 무(無)관통화한 구조로 구성할 수 있어, 스위치부로의 물의 침입을 방지할 수 있어 고장율을 저감할 수 있다.In addition, the valve actuator can be installed by using an absolute encoder or reversible to reduce the number of parts, to reduce the manufacturing cost and to reduce the failure rate, and furthermore, to adjust the position limit and the torque limit from the outside without opening the case. It is possible to easily perform the case, the case can be configured in a non-penetrating structure, it is possible to prevent the intrusion of water into the switch portion, it is possible to reduce the failure rate.
또한, 상기 밸브 액츄에이터는, 종래의 밸브 액츄에이터가 리미트 스위치 전달부, 지침(指針)에 의한 개도계로의 전달부가 기계적인 기어 전동으로 구성되어, 부품개수가 많아지고, 각 리미트, 즉 설정치의 조정에 특수기술을 요하게 되어 정기점검을 행하여 이상의 유무를 확인하지 않으면 안되었지만, 상기와 같은 부품이나 작업이 불요하게 되며, 더욱이 종래의 개도계에서는, 슬리브축의 총회전수를 0~270°의 운동으로 변환하기 위하여, 감속기 기어의 조합이 복잡하였지만, 본 발명은, 디지털 액정표시이므로, 종래와 같은 기어장치가 불필요하게 할 수 있다.
In the valve actuator, a conventional valve actuator includes a limit switch transmission section and a transmission section to an opening system based on a guideline by mechanical gear transmission. Special technology is required, and regular inspections have to be made to check for any abnormality. However, the parts and work as described above are unnecessary. For this reason, although the combination of the reduction gear is complicated, since the present invention is a digital liquid crystal display, a conventional gear device can be eliminated.
실시예Example
이하, 도면을 참조하여, 본 발명에 의한 밸브 액츄에이터를 설명한다. EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, the valve actuator by this invention is demonstrated with reference to drawings.
우선, 도1∼도6을 참조하여, 본 발명에 의한 밸브 액츄에이터의 제1실시예 로서 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터를 설명한다.First, with reference to Figs. 1 to 6, a valve actuator having a self-diagnosis function as a first embodiment of the valve actuator according to the present invention will be described.
이 밸브 액츄에이터는, 도1과 도3에 도시한 바와 같이, 예컨대 수로(水路), 정수장 등의 유로에 접속한 하우징(3)에 고정된 유로관(16), 유로관(16)의 유로(4)를 개폐하기 위해서 배치된 게이트, 수문, 문체, 밸브체 등의 부하체인 밸브(5)를 부착하고 하우징(3)에 상하 이동가능하게 지지된 스핀들(1), 스핀들(1)에 설치된 수나사(10)에 나사결합되는 암나사(11)를 구비하며 하우징(3)에 회전가능하게 지지된 스템 부시(2), 및 암나사(11)를 회전 구동하여 스핀들(1)을 상하 이동시키기 위해서 스템 부시(2)에 구동장치인 모터(12)로부터의 회전을 스핀들(1)로 전달하는 기어(24A, 24B), 웜 기어, 감속기, 클러치(27) 등으로 이루어지는 전달장치(24)를 갖는다. 전달장치(24)에 있어서의 웜 기어는, 암나사(11)를 회전 구동해서 스핀들(1)을 상하 이동시키기 위하여, 스템 부시(2)에 고정된 웜 휠(8)과, 웜 휠(8)에 맞물려서 구동 수단으로부터의 회전이 전달되는 웜(9)을 갖고 있다.As shown in Figs. 1 and 3, the valve actuator is, for example, a
하우징(3)은, 복수의 하우징부재로 이루어지며, 밸브(5)의 구동시스템을 수용하기 위해서, 예컨대 스템 부시(2)를 회전가능하게 지지하기 위한 플랜지부(25)나 지지 단부(段部)(26) 등이 설치되어 있다. 하우징(3)의 플랜지부(25)나 지지 단부(26)에는, 트러스트(thrust) 베어링 등의 베어링(21)이 개재되어, 하우징(3)에 베어링(21)을 통하여 슬리브(20)가 회전가능하게 설치되어 있다. 슬리브(20)의 끼워맞춤부(19)에는, 암나사(11)를 구비한 스템 부시(2)가 스플라인이나 키에 의해 고정되어 있다. 또한, 슬리브(20)의 외주부에는 웜 기어를 구성하는 웜 휠(l8)이 스플라인, 키, 압입 등에 의해 고정되어 있다. 따라서, 상기 밸브 액츄에이터는, 웜 휠(l8), 슬리브(20) 및 스템부시(2)가 구동장치로부터 전달장치(24)를 통해서 회전되는 웜(9)에 의해 일체구조로 회전되는 구조로 구성되어 있다. 하우징(3)에는, 유로(4)의 물 등의 유체가 전동장치(24)나 암나사(11)로 침입하지 않도록 씰링하기 위해서, 스핀들(1)이 삽입되는 링 모양의 글랜드 패킹(15)이 하우징(3)의 지지 단부(23)에 배치되며, 글랜드 패킹(15)이 누름부재(22)로 하우징(3)에 고정되어 있다. 이 밸브 액츄에이터는, 상기의 구성에 의해, 스템 부시(2)가 회전함에 따라, 암나사(11)가 회전하고, 암나사(11)의 회전에 의해 수나사(10)가 암나사(11)를 따라 상하 이동하여, 스핀들(1)이 상하 이동한다. 유로관(16)에는, 밸브(5)가 끼워맞춰지는 밸브 끼움부(18)가 형성되며, 밸브(5)가 밸브 끼움부(18)에 끼워맞춰져 유로(4)가 폐쇄되고, 또한 도3과 같이 , 밸브(5)가 상승한 위치에서는 유로(4)는 개방 상태가 된다.The
상기 밸브 액츄에이터는, 도1∼도3에 도시한 바와 같이, 그 상태 데이타를 검출하기 위해서, 각종 센서, 즉 밸브 위치를 검출하기 위해서 스핀들(1)의 회전수를 검출함과 동시에 회전수를 적산하는 인코더를 구비한 회전수 센서(7), 스핀들(1)에 부하되는 토오크를 검출하는 토오크 센서(28), 구동수단인 모터(12)와과 컨트롤 기판(30) 영역의 온도를 검출하는 서미스터 등으로 이루어지는 온도 센서(33, 34), 밸브 액츄에이터의 내부 습도를 검출하는 습도 센서(36), 밸브(5)의 유로(4)의 개도를 검출하는 밸브 개도센서, 밸브 액츄에이터의 진동을 검출하는 진동 센서(37), 스템 부시(2)의 암나사(11)의 마모를 검출하는 암나사 마모 센서, 및 모터(12)를 구동하는 기동전류를 검출해서 운전 회수를 검출하는 전류 센서(32)를 구비하고 있다.As shown in Figs. 1 to 3, the valve actuator detects the rotational speed of the
상기 밸브 액츄에이터는, 자기진단기능을 갖는 것으로서, 도1에 도시한 바와 같이, 컨트롤 기판(30)에 제어 회로(6)와 표시장치(17)를 구비하고 있다. 여기서, 자기진단기능이란, 그 자체로는 액츄에이터를 작동하는 기능은 갖고 있지 않지만, 자기진단기능으로 얻어진 정보에 따라 객선제어장치(40C)에 설치된 트랜스나 가역기 등에 의하여 조작자의 지시에 따라서 액츄에이터를 작동 제어하는 것이다.The valve actuator has a self-diagnosis function, and as shown in FIG. 1, the
이 밸브 액츄에이터는, 상기의 각종 센서에서 검출된 각각의 검출치, 즉 측정치가 제어 회로(6)에 입력되며, 제어 회로(6)에서 처리되어 표시장치(17)에서 표시된다. 제어 회로(6)는, 상기 상태 데이타의 각각의 상기 측정치를 미리 설정된 각각의 설정치(61)에 있어서의 한계치와 비교기(60)에서 비교 연산하여 측정치가 설정치(61)로부터 벗어난 정보에 응답하여 부품교환수리, 경보 등의 처리 지령을 내린다. 도1에 도시한 바와 같이, 객선제어장치가 되는 컨트롤러(40C)는, 상기 각종 센서의 측정치에 응답하여 구동수단인 모터(12)를 구동해서 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개폐 상태를 변경한다. 또한, 상기 밸브 액츄에이터에서는, 상기의 각종 센서의 측정치에 응답해서 컨트롤러(40C)의 지령에 따라서 구동수단인 모터(12)를 구동해서 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개폐 상태를 변경한다. 제어 회로(6)는, 상기상태 데이타의 각각의 측정치를 미리 설정된 각각의 설정치(61)에 있어서의 한계치와 비교기(60)에서 비교 연산하여 측정치가 설정치(61)의 범위 내인 정보에 응답해서 그대로의 운전 상태로의 작동유지처리를 표시한다.
In this valve actuator, the respective detected values detected by the various sensors described above, that is, the measured values, are inputted to the
객선제어장치가 되는 컨트롤러(40C)는, 각종 센서의 측정치에 응답해서 구동 수단인 모터(12)를 구동하여 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개폐 상태를 변경하는 다음 동작으로 속행하는 작동유지처리 지령을 내려서 제어를 행할 수 있다. 컨트롤러(40)는, 객선제어장치(40C) 이외에, 퍼스널 컴퓨터 모니터(65) 및/또는 전파무선 리모콘(리모트 컨트롤, 와이어리스 모니터)(64)를 포함한다. 즉, 상기 밸브 액츄에이터는, 컨트롤러(40)나 객선제어장치(40C)에 의해 각종의 상태 데이타의 설정이나 조정, 혹은 구동수단을 작동시킬 수 있는 것이다. 컨트롤러(40)는, 복수의 밸브 액츄에이터에 각각 설치된 컨트롤 기판(30)에 접속되어, 각 밸브 액츄에이터의 운전 상태를 각각 감시하거나, 설정 제어할 수 있다. 즉, 1개의 컨트롤러(40)는, 복수의 밸브 액츄에이터를 제어 할 수 있다. 또한, 표시장치(17)는, 밸브 액츄에이터의 상태 데이타, 각종 설정치의 설정 상태, 및 밸브 액츄에이터의 부품 고장데이타를 표시 할 수 있다. 또한, 컨트롤러(40)는, 제어 회로(6)에 접속된 통신 유닛(38)을 통해서 측정치에 응답하여 설정치(61)를 감시 조정 할 수 있다. 모터(12), 각 센서 및 제어 회로(6)는, 객선컨트롤러(40C) 또는 현장에 설치된 스위치에 의해 터미널 유닛(45)(도4, 도5)을 통해서 전원으로부터 전력이 공급되어 구동하도록 구성되어 있다.The controller 40C serving as the objective ship control device proceeds to the next operation of changing the opening / closing state of the
상기 밸브 액츄에이터에서는, 예컨대 제어 회로(6)는, 인코더로 이루어지는 회전수 센서(7), 토오크 센서(28), 모터(12)의 온도를 검출하는 온도 센서(33), 컨트롤 기판(30)의 온도를 검출하는 온도 센서(34), 밸브 액츄에이터를 구성하는 하우징(3)의 내부인 컨트롤 기판(30)의 전기부품영역의 습도를 검출하는 습도 센서(36), 밸브(5)의 유로(4)에 대한 개도를 검출하는 밸브 개도 센서, 밸브 액츄에이터의 구동시스템의 진동을 검출하는 진동 센서(37), 스핀들(1)의 수나사(10)와 맞물리는 스템 부시(2)의 암나사(11)의 마모를 검출하는 암나사 마모 센서, 및 모터(12)를 구동하는 전류 센서(32)로부터 매 소정기간 마다의 데이타(31)가 입력되는 각각의 측정치에 응답하여, 측정치를 표시변환수단(62)을 통해서 엘시디(LCD) 표시장치(17)에 표시하고, 또한 제어 회로(6)에 접속된 통신 유닛(38)을 통해서 컨트롤러(40)와의 정보교환을 한다. 따라서, 컨트롤러(40)는, 통신 유닛(38)을 통해서 밸브 액츄에이터의 진단 내용을 확인할 수 있음과 동시에, 리모트 컨트롤(64)이나 퍼스널 컴퓨터(65) 등에 의해 적정하게 설정하거나, 조정하거나, 또한 객선컨트롤러(40C)에 의해 진단 내용을 확인하고 모터(12)를 구동해서 밸브(5)의 개폐 상태를 운전 제어 할 수 있다.In the valve actuator, for example, the
밸브(5)의 포지션 설정은, 스핀들(1)의 회전수를 웜 축(29)에 설치한 나사 기어(68)를 통해서 회전수 센서(7)를 구성하는 인코더에 의해 검출하고, 밸브(5)의 위치를 검출하여, 유로(4)의 밸브(5)에 의한 개폐 리미트를 정확하게 또한 용이하게 검출하여 설정할 수 있다. 인코더는, 인크리먼트(increment)형 인코더를 사용하고 있어, 슬리브 축, 즉 웜 축(29) 내의 회전을 검출함으로써 밸브(5)의 위치를 상태출력(35)으로서 임의로 부호 41로 도시한 바와 같이 출력, 즉 표시 할 수 있다.Position setting of the
전류 센서(32)는, 모터 전류를 검출하여 기동 회수를 측정할 수 있는 것으으로서, 트리거(trigger)값을 임의로 설정해서 기동 전류로 하고, 모터 기동 시에 발생하는 기동전류를 카운트하고, 카운트값을 기동 회수로 한다. 이 때, 기동전류는 통상 전류보다 높은 값으로 되어 있다. 수명예측은, 미리 설정한 기동 회수를 초과한 경우에, 상태출력(35)에 알람(alarm)을 출력한다. 통상 전류치를 데이타로서 기억해서 관리하고, 그것들의 데이타 범위 밖이 되면 경년(經年) 변화된 목표로 하여, 예컨대 1A로 설정해 두고, 경년변화에 의해 전류치가 증가한 값, 예컨대 1 .7A로 증가한 경우에, 통상 전류치가 미리 정해 둔 소정의 범위를 초과한 것으서 씰의 수명으로 판단하고, 제어 회로(6)(CPU)에 있어서 부호41로 나타나는 출력을 알람 출력으로 나타나도록 구성되어 있다.The
또한, 토오크 검출은, 웜 축(29)에 토오크 스프링(67)을 개재하여 조립된 토오크 센서(28)에 의해 정확하고 용이하게 검출하여 설정할 수 있다. 토오크 센서(28)는, 도6에 도시한 바와 같이, 웜(9)의 이동량을 전기신호로 변환해서 검출하여, 밸브(5), 즉 스핀들(1)에 부하되는 토오크를 선형으로 검출할 수 있다. 즉, 토오크 검출은, 직선형 (또는 회전형) 퍼텐셔미터(potentiometer)에 의해, 웜(9)의 이동량을 검출하여, 토오크값으로 환산한다. 밸브(5)의 개폐 방향으로 부하되는 토오크의 측정치가, 미리 설정한 토오크값을 초과했을 경우에, 상태출력(35)의 알람을 출력한다. 토오크 데이타를 기억해서 관리해 두고(로딩), 이들의 데이타 범위 밖이 되면, 경년변화 등으로 토오크가 증가한 경우로서, 이를 씰의 수명으로 판단하여, 상태출력(35)의 알람 출력을 하도록 구성되어 있다.The torque detection can be detected and set accurately and easily by the
더욱이, 모터(12)의 온도 센서(33)는, 모터코일온도를 상시 검출하여, 모터 이상을 검출해서 소손(燒損) 등을 방지하고 있다. 온도 센서(33)는, 모터코일에 부착된 서미스터에 의해 모터코일온도를 측정하는 것이다. 온도 센서(33)에 의한 측 정치가, 미리 설정한 소정의 모터코일온도 이상이 된 경우에, 토오크/모터 이상으로 판단하여, 상태출력(35)의 알람 출력을 하도록 구성되어 있다.Further, the
또한, 컨트롤러(40)는, 습도 센서(36)에 의한 측정치에 따라서 밸브 액츄에이터에 설치된 히터의 배선 불량, 하우징(3)을 구성하는 커버부착불량, 커버 내로의 침수 상황을 미리 결정된 데이타에 근거해서 예측 제어 할 수 있다. 습도검출은, 하우징(3), 즉 액츄에이터 기계 내에 습도 센서(36)를 부착하여, 기계 내의 습도를 검출한다. 미리 설정한 소정의 습도, 예컨대 70% 이상이 된 경우에, 기계 내에 침수, 패킹 불량이라고 판단하여, 상태출력(35)의 알람 출력을 하도록 구성되어 있다.In addition, the
또한, 표시장치(17)는, 디지털 표시기인 엘시디, 즉 액정표시기로 구성되어, 밸브 액츄에이터에 관한 각종의 설정치와 운전 상태를 표시할 수 있다. 밸브 액츄에이터는, 토오크 스위치(50)와 리미트 스위치(51)를 구비한 스위치유닛(66)을 통해서 밸브(5)의 개도를 표시하는 지침(指針) 부착 개도계(52)가 설치되어 있다(도5). 표시장치(17)에서는, 밸브(5)의 운전 회수, 밸브(5)의 유로(4)를 개폐하는 개폐 토오크, 모터(12)나 컨트롤기판(30)에 설치한 전기부품영역의 온도 및 습도, 암나사(11)의 마모 상태를 표시함과 동시에, 이들의 상하 한계치의 설정치(61)을 표시할 수 있다. 또한, 표시장치(17)는, 전류 센서(32), 온도 센서(33), 회전수 센서(7) 및 토오크 센서(28)로부터의 각 측정치의 데이타(31)를 샘플링(sampling)하고, 이들의 데이타(31)를 표시변환수단(62)을 통해서 엘시디에 표시하도록 구성되어 있다. 회전수 센서(7)의 측정치는 펄스/V의 변환기(63)를 통 해서 데이타(31)가 샘플링된다.In addition, the
또한, 암나사 마모 센서는, 예컨대, 후술하는 바와 같이, 웜(9)의 축방향의 이동량을 따라서 얻어진 토오크 곡선에 근거해서 수나사(10)와 암나사(11) 사이의 갭(gap)량을 결정함과 동시에, 결정된 갭량에 대응하는 스템 부시(2)의 회전수를 검출하고, 스템 부시(2)의 회전수에 암나사(11)의 피치를 곱하는 연산을 하여 암나사(11)의 마모량을 검출할 수 있다. 즉, 암나사(11)를 밸브 닫힘측으로부터 밸브 열림방향으로 운전한 경우에, 햄머블로우, 암나사(11)의 공전(空轉)부, 이어서 실(實)부하 순으로 토오크값이 변화하지만, 이 변화되는 시간을 검출함으로써 암나사(11)의 마모량을 검출할 수 있다. 이 때, 인코더 카운트값을 얻음으로써, 보다 정확한 동작점을 검출할 수 있고, 측정 정밀도를 향상시킬 수 있다. 스템 부시(2)의 암나사(11)는, 소정 이상의 마모가 발생하면, 상태출력(35)의 알람을 출력하여, 암나사(11)의 교환을 재촉한다. 암나사(11)의 이상마모가 발생하면, 밸브체, 즉 스핀들(1)이 낙하하여, 유로(4)를 폐쇄해버리는 위험한 상태가 되기 때문이다.In addition, the female thread wear sensor determines the gap amount between the
또한, 컨트롤러(40)는, 회전수 센서(7)에 의한 측정치에 따라서 밸브 액츄에이터의 부품의 슬라이드부, 및 각 씰의 수명을 미리 결정된 데이타에 근거해서 예측 제어할 수 있다. 더욱이, 컨트롤러(40)는, 서미스터 등으로 이루어지는 온도 센서(33, 34)에 의한 측정치에 따라서 구동수단인 모터(12), 전기부품의 열화를 미리 결정된 데이타에 근거해서 예측 제어할 수 있다. 상기 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터에서는, 전류 센서(32)에 의한 전류의 설정치, 토오크 센서(28)에 의한 토오크의 설정치, 암나사 마모 센서에 의한 암나사(11)의 마모량의 설정치, 온도 센서(33, 34)에 의한 온도의 설정치, 및 습도 센서(36)에 의한 습도의 설정치는, 컨트롤러(40)의 지령으로 설정기(39)에 의해 설정할 수 있다. 또한, 상태표시 및 기억 데이타(로딩데이타)는, 통신 유닛(38)을 통해서 컨트롤러(40)로 출력된다.In addition, the
상기 밸브 액츄에이터의 구체적인 실시예로서, 도4에 도시한 가로형 핸들 또는 도5와 도6에 도시한 세로형 핸들의 밸브 액츄에이터에 대해서 설명한다. 가로형 또는 세로형 핸들의 밸브 액츄에이터는, 수동 핸들(44)에 의해 스핀들(1)을 상하 이동시킬 수 있다. 상기 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터는, 구체적으로는, 리미트 스위치(51)를 전기부품인 인코더로 이루어진 회전수 센서(7)로 바꾸고, 또한 토오크 스위치(50)를 토오크 센서(28)로 바꿈으로써 구성할 수 있다. 또한, 세로형의 수동 핸들(44)을 가지는 밸브 액츄에이터에 있어서의 전달장치(24)는, 모터(12) 또는 수동 핸들(44)의 구동 수단으로부터의 회전을 전달하는 감속기, 웜 기어 등을 포함하고 있어, 전달장치(24)를 통해서 스템 부시(2)의 암나사(11)를 회전 구동하여, 암나사(11)에 나사결합되는 수나사(10)를 구비한 스핀들(1)을 상하 이동시킨다.As a specific embodiment of the valve actuator, a valve actuator of the horizontal handle shown in Fig. 4 or the vertical handle shown in Figs. 5 and 6 will be described. The valve actuator of the horizontal or vertical handle can move the
도4의 가로형의 수동 핸들(44)의 경우에는, 수동 핸들(44)을 수동으로 회전시키면, 수동 핸들(44)에 설치된 핸들 보스(46)가 회전하고, 핸들 보스(46)의 회전이 클러치(27)를 통해서 스플라인에서 슬리브(48)로 전달되며, 슬리브(48)의 회전에 의해 스템 부시(2)의 암나사(11)가 회전하고, 이에 따라 암나사(11)와 맞물리는 수나사(10)를 구비한 스핀들(1)이 상하 이동하여, 스핀들(1)에 고정한 밸브(5)가 유로(4)를 개폐한다. 또한, 도5의 세로형의 수동 핸들(도시하지 않음)의 경우에는, 수동 핸들을 수동으로 회전시키면, 수동 핸들에 설치된 핸들 보스(46)가 회전하고, 핸들 보스(46)의 회전은 슬리브(20)의 암나사(11)를 회전시키고, 이에 따라 암나사(11)와 맞물리는 수나사(10)를 가지는 스핀들(1)이 상하 이동하여 스핀들(1)에 고정된 밸브(5)가 유로(4)를 개폐한다.In the case of the horizontal manual handle 44 of FIG. 4, when the
상기 밸브 액츄에이터는, 컨트롤러의 지령으로 모터(12)에 의해 자동적으로 밸브(5)를 개폐 제어하거나, 또한 현장에 있어서 수동 핸들(44)의 수동에 의한 회전에 의해, 상기의 전달시스템을 통하여, 밸브(5)를 수동으로 개폐할 수 있다. 상기 밸브 액츄에이터는, 웜(9)을 설치한 웜 축(29)의 일단 측에 기어 전달시스템을 통하여 모터(12)를 부착할 수 있고, 웜 축(29)의 타단 측에 웜(9)의 이동량을 검출하는 위치 센서인 리니어 퍼텐셔미터(49)(도6)가 부착되어 있다. 밸브 액츄에이터는, 유로(4)의 상황, 밸브(5)의 개폐 상태 등의 여러 가지의 정보가 컨트롤유닛에 의해 처리되고, 밸브(5)를 부착한 스핀들(1)의 토오크는 토오크 스위치(50)에서 검출되며, 밸브(5)의 개폐 상태는 리미트스위치(51)에서 검출되고, 또한 밸브(5)의 개도는 개도계(52)로 표시된다.The valve actuator automatically controls the opening and closing of the
상기 밸브 액츄에이터에 있어서, 암나사 마모 센서에 관해서는, 본 출원인에 따른 출원인 특원(特願)2002-309679호의 나사 마모량 검출장치로서 상세하게 개시되어 있으므로, 여기에서는 그 설명은 생략한다. 물론, 암나사 마모 센서에 대해서는, 그 외 타입의 센서를 적용 할 수도 있음은 물론이다. 여기서, 상기의 나사 마모량 검출 장치, 즉 암나사 마모 센서를, 도5와 도6을 참조하여 개략을 설명하면, 다음과 같다.In the valve actuator, the female thread wear sensor is disclosed in detail as an apparatus for detecting wear of a screw of Applicant's Patent Application No. 2002-309679 according to the present applicant, and the description thereof is omitted here. Of course, other types of sensors can be applied to the female thread wear sensor. Here, the outline of the above-described thread wear detection device, that is, the female thread wear sensor, will be described with reference to FIGS. 5 and 6.
암나사 마모 센서는, 예컨대 다음과 같은 것을 적용할 수 있다. 나사 마모량 센서는, 특히 웜(9)의 축방향의 이동량을 따라서 얻어진 토오크 곡선에 근거해서 수나사(10)와 암나사(11) 사이의 갭량을 결정함과 동시에, 결정된 갭량에 대응하는 스템 부시(2)의 회전수를 검출하고, 스템 부시(2)의 회전수에 암나사(11)의 피치를 곱하는 연산을 해서 암나사(11)의 마모량을 검출하는 것을 특징으로 하고 있다. 또한, 스템 부시(2)의 회전수는, 스템 부시(2)의 외주 측에 부착된 로터리 인코더 등의 회전 센서에 의해 검출된다. 회전 센서는, 스템 부시(2)에 고정된 슬라이드 접점(13)에 퍼텐셔미터(potentiometer)의 검출 단자(14)를 대향시킴으로써 스템 부시(2)에 간단하게 부착할 수 있다. 또, 웜(9)의 축방향의 이동량을 따르는 전기신호는, 도(6)에 도시되어 있는 위치 센서인 리니어 퍼텐셔미터(49)에 의해 검출된다. 상기의 것을 수식으로 나타내면, 다음과 같다. 나사 마모량을 ΔA라고 하고, 암나사(11)의 피치를 P라고 하고, 암나사(11)의 마모에 의한 암나사(11)와 수나사(10) 사이의 갭량에 대응하는 암나사(11)가 고정된 스템 부시(2)의 회전수를 회전각 α로 나타내면, 다음 식이 된다. 즉, ΔA= P ×(α/360)이다.The internal thread wear sensor can apply the following things, for example. The thread wear amount sensor determines the gap amount between the
도6에 도시한 바와 같이, 위치 센서인 리니어 퍼텐셔미터(49)는, 하우징(3)에 고정된 케이스(53)와 케이스(53)에 고정된 커버(54) 내에 수용되어 있다. 리니어 퍼텐셔미터(49)는, 커버(54)와 케이스(53)에 고정된 플레이트(55)에 의해 지지되며, 그 단부(端部)에는 조인트(56)가 부착되어 있다. 조인트(56)에 설치된 베어링(57)에 의해 회전가능하게 지지된 로터 샤프트(58)는, 웜(9)의 웜 축(29) 끝면에 맞닿아 있다. 따라서, 웜(9)의 이동량은, 부하 슬라이드 가능하게 부착된 로터 샤프트(58)와 조인트(56)를 통하여 리니어 퍼텐셔미터(49)의 검출 단자(59)에 전달된다. 리니어 퍼텐셔미터(49)의 검출 단자(59)의 이동량은, 전기신호로서 출력되어, 컨트롤러에 웜(9)의 이동량의 정보로서 입력된다.As shown in FIG. 6, the
상기 밸브 액츄에이터는, 각종 센서(7, 28, 32, 33, 34, 36, 37)로부터의 측정치 정보가 제어 회로(6)에 입력되고, 이들 정보는 제어 회로(6)에서 처리되어, 소정의 글자수로 디지털 표시하는 표시장치(17)를 구비하고 있다. 또한, 이 밸브 액츄에이터에서는, 본체 내에는 트랜스나 가역기가 포함되어 있지 않지만, 이들은 객선컨트롤러(40C)에 설치되어 있어, 각 검출된 측정치를 판단하여 객선 컨트롤러(40C)의 컨트롤러 지시에 따라서 밸브(5)의 제어를 행할 수 있다.In the valve actuator, measurement value information from
다음에, 상기 밸브 액츄에이터에 관해서, 자기진단기능의 기기 설정 방법을 설명한다. 상기 밸브 액츄에이터는, 전원 스위치를 온(ON)한다. 밸브 액츄에이터 표시장치(17)의 통상(通常) 표시를 확인한다. 밸브(5)의 위치를 설정하는 포지션 설정 모드에 관하여, 밸브(5)의 포지션 상하한치를 설정치(61)로서 설정한다. 밸브(5)의 유로(4)에 대한 상한치, 즉 열림 한계값을 설정치(61)로서 설정함과 동시에, 밸브(5)의 유로(4)에 대한 하한치, 즉 닫힘 한계값을 설정치(61)로서 설정한다. 상기 열림 한계값과 닫힘 한계값의 설정치(61)는, 인코더나 퍼텐셔미터가 되는 회전수 센서(7)로 검출된다. 회전수 센서(7)는, 스핀들(1)의 회전수를 누적, 즉 적산하고, 밸브 액츄에이터의 회전수를 검출하여, 슬라이드부나 각 부의 씰의 수명을 예측하는 상태 데이타로 한다. 또한, 스핀들(1)에 설치한 밸브(5)에 걸린 토오크의 상한치와 하한치를 소정의 값의 설정치(61)로서 설정한다. 밸브(5)를 부착한 스핀들(1)의 전달장치(24)에 걸리는 밸브 개방 시의 토오크 값과 밸브 폐쇄 시의 토오크 값의 상한치와 하한치를 소정의 값의 설정치(61)로서 설정한다. 또한, 모터(12)의 온도와 컨트롤 기판(30) 영역의 온도와의 상한치와 하한치를 소정의 값의 설정 치(61)로서 설정한다. 주위온도에 의하여 모터(12)가 눌어붙되거나 전기부품의 온도에 의한 오동작 등의 악영향을 방지하기 위해서, 상한치와 하한치의 소정의 온도범위 내에서 설정치(61)로서 설정한다. 상기 밸브 액츄에이터에서는, 포지션 설정, 토오크 설정 및 온도설정에 있어서는, 예컨대 하한 설정치가 상한 설정치를 넘지 않도록, 하한 설정치는, 상한 설정치의 -100펄스를 상한으로 하는 제어를 행한다. 상기 밸브 액츄에이터에 있어서, 표시장치(17)로 통상 표시를 확인하여 소정의 설정치(61)로 되어 있는 것이라면, 이들 설정을 확정하고, 표시장치(17)를 통상 표시로 되돌린다.Next, the apparatus setting method of the self-diagnosis function will be described with respect to the valve actuator. The valve actuator turns the power switch ON. Check the normal display of the valve
상기 밸브 액츄에이터에서는, 표시장치(17)에 이상(異常)표시를 표시할 수 있다. 예컨대, 토오크 이상이 발생하면, 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개도표시를 계속하고 또한 밸브(5)의 개폐 작동을 정지한 상태에서, 이상(異常) 엘이디((LED)를 점등하고, 이상 출력 릴레이를 온(ON)하고, 이에 의해서 토오크 이상을 경보할 수 있으며, 이상해제 시에는 이상 엘이디를 소등하고, 이상 출력 릴레이가 오프(OFF)된다. 모터(12)나 전기부품에 온도이상이 발생하면, 토오크 이상의 경우와 마찬가지로, 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개도표시를 계속하고 또한 밸브(5)의 개폐 작동을 정지한 상태에서, 이상 엘이디를 점등하고, 이상출력 릴레이를 온하고, 이에 의해 서 온도 이상을 경보할 수 있으며, 이상 해제 시에는 이상 엘이디를 소등하고, 이상 출력 릴레이가 오프된다. 상기 밸브 액츄에이터에서는, 상기 이외에, 결상(缺相) 이상, 전원의 부족 전압, 나사 마모의 표시, 배터리나 인코더의 이상, 통신 이상 에 관해서도 마찬가지이다.In the valve actuator, an abnormality display can be displayed on the
다음에, 도7, 도8 및 도9을 참조하여, 본 발명에 의한 제2 실시예인 인텔리전트형 밸브 액츄에이터를 설명한다.Next, with reference to Figs. 7, 8 and 9, an intelligent valve actuator as a second embodiment according to the present invention will be described.
제2실시예는, 제1실시예가 자기진단기능을 가지고 있는 타입인 것에 대해, 인텔리전트형으로 구성되어 있는 것을 특징으로 한다. 여기서, 인텔리전트형 밸브 액츄에이터란, 제1 실시예의 밸브 액츄에이터를 더욱 발전시켜서 구동 수단으로서 가역전자접촉기인 가역기(43)를 구비한 모터(12)를 사용하고, 각종 센서로부터의 정보에 응답하여 설정치의 입력 변경을 함과 동시에, 모터(12)를 구동해서 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개폐 상태를 적정하게 제어하는 것이다. 즉, 제2 실시예는, 앱솔루트 인코더로 이루어지는 회전수 센서(7A) 및 가역기(43)를 구비한 모터(12)를 탑재하고, 제어 회로(6)에 의해 자기제어할 수 있는 인텔리전트형 밸브 액츄에이터로서, 자기진단기능을 달성함과 동시에, 각종의 상태 데이타를 검출한 측정치와 미리 결정된 설정기(39)에서 설정된 설정치를 비교 판단하여, 모터(12)를 구동해서 프로그램 동작을 할 수 있는 것을 특징으로 하고 있다.The second embodiment is characterized in that the first embodiment is of an intelligent type, whereas the first embodiment has a self-diagnostic function. Here, the intelligent valve actuator further develops the valve actuator of the first embodiment and uses a
제2 실시예에서는, 제1 실시예와 동일기능을 갖는 부품 등에 대해서는, 동일부호를 붙이고, 여기에서는 중복하는 설명을 생략한다.In the second embodiment, parts and the like having the same functions as those in the first embodiment are denoted by the same reference numerals, and redundant descriptions are omitted here.
제2 실시예에서는, 스핀들(1), 스템 부시(2), 암나사(11) 및 전달장치(24)에 관해서는 제1 실시예와 같지만, 스템 부시(2)의 구동장치인 모터(12)는, 가역기(43)를 구비하고 있는 것이다.In the second embodiment, the
또한, 제2 실시예에서는, 밸브 액츄에이터의 상태 데이타인 데이타(31A)를 검출하기 위해 설치된 각종 센서는, 토오크 센서(28), 온도 센서(33, 34), 습도 센서(36), 밸브 개도 센서, 진동 센서(37) 및 암나사 마모 센서, 및 전류 센서(32)에 관해서는, 제1 실시예의 것과 동일한 것을 이용할 수 있지만, 회전수 센서(7A)는 회전수를 적산하는 앱솔루트 인코더를 구비한 것이다.In the second embodiment, the various sensors provided to detect the
이 밸브 액츄에이터는, 도7에 도시한 바와 같이, 컨트롤 기판(30A)에 제어 회로(6A)와 표시장치(17A)를 구비하고 있어, 상기의 각종 센서에서 검출된 각각의 검출치, 즉 측정치가 제어 회로(6A)에 입력되고, 제어 회로(6A)에서 처리되어 표시장치(17A)에서 표시된다. 또한, 제2 실시예는, 앱솔루트 인코더로 이루어지는 회전수 센서(7A)를 구비하고 있으므로, 종래와 같은 리미트 스위치나 토오크 스위치로 이루어지는 기계식 스위치유닛을 설치할 필요가 없고, 제어 전원의 유무에 관계 없이 밸브(5)의 위치를 검출할 수 있으며, 또한 위치 리미트나 토오크 리미트의 조정을 커버나 하우징(71)을 여는 일 없이, 외부로부터 용이하게 설정할 수 있다. 더욱이, 밸브(5)의 포지션 설정은, 회전수 센서(7A)를 구성하는 앱솔루트 인코더에 의해 스핀들(1)의 회전수를 검출하고, 밸브(5)의 위치를 검출하며, 유로(4)의 밸브(5)에 의한 개폐 리미트를 정확하고 용이하게 검출하여 설정기(39)에 입력해서 설정할 수 있다. 또한, 밸브 액츄에이터를 납입한 객선(客先) 조작자에 있어서, 밸브(5)의 위치 표시를 위한 총회전수가 변경이 된 경우에도 용이하게 조정할 수 있 어, 비용 저감에 공헌할 수 있다. 모터(12)에는, 조작 스위치로서 자기 스위치인 가역기(43)를 설치하였으므로, 스위치부(72)를 덮는 하우징(71)을 관통(貫通)하지 않는 구조로 구성할 수 있어, 스위치부(72)로의 물의 침입을 방지할 수 있다.As shown in Fig. 7, the valve actuator is provided with a
제어 회로(6A)는, 상기 상태 데이타의 각각의 상기 측정치를 미리 설정된 각각의 설정치(61)에서의 한계치와 비교기(60)에서 비교 연산해서 측정치가 설정 치(61)로부터 벗어난 정보에 응답해서 부품교환수리, 경보 등의 처리 지령을 내림과 동시에, 프로그램 동작에 따라서 구동 수단인 가역기(43)를 통하여 모터(12)를 구동해서 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개폐 상태를 적정하게 제어 할 수 있다. 또한, 제어 회로(6A)는, 상기 상태 데이타의 각각의 측정치를 미리 설정된 각각의 설정 치(61)에서의 한계치와 비교기(60)에서 비교 연산하여 측정치가 설정치(61)의 범위내인 정보에 응답해서 그대로의 운전 상태로 작동유지처리지령을 내리는 등의 자기제어를 할 수 있다.The
퍼스널 컴퓨터(퍼스널 컴퓨터 모니터)(65) 및/또는 전파무선 리모콘(리모트 컨트롤, 와이어리스 모니터)(64)으로 구성되는 컨트롤러(40A)는, 복수의 밸브 액츄에이터에 각각 설치된 컨트롤 기판(30A)에 접속되어, 각 밸브 액츄에이터의 운전 상태를 각각 제어할 수 있다. 즉, 1개의 컨트롤러(40A)가, 복수의 밸브 액츄에이터를 각각 독립하여 제어 할 수 있다. 또한, 표시장치(17A)는, 밸브 액츄에이터의 상태 데이타, 각종의 설정치의 설정 상태, 및 밸브 액츄에이터 부품의 고장 데이타를 표시 할 수 있다. 컨트롤러(40A)는, 각종 센서의 측정치에 응답해서 구동 수단인 모터(12)를 구동하여 밸브(5)에 의한 유로(4)의 개폐 상태를 변경하는 다음 동작으 로 속행하는 작동유지처리 지령을 내려서 제어하도록 구성되어 있다. 또한, 컨트롤러(40A)는, 제어 회로(6A)에 접속된 통신 유닛(38)을 통해서 측정치에 응답하여 설정치(61)를 제어함과 동시에 측정치에 대응하여 다음 동작을 제어 할 수 있다. 모터(12), 각 센서 및 제어 회로(6A)는, 컨트롤러(40A) 또는 현장에 설치된 스위치에 의해 터미널 유닛(45)(도9)을 통해서 전원으로부터 전력이 공급되어 구동하도록 구성되어 있다.The
제2실시예에서는, 예컨대 제어 회로(6A)는, 앱솔루트 인코더로 이루어진 회전수 센서(7A), 토오크 센서(28), 모터(120)의 온도를 검출하는 온도 센서(33), 컨트롤 기판(30A)의 온도를 검출하는 온도 센서(34), 밸브 액츄에이터를 구성하는 하우징(71)의 내부인 컨트롤 기판(30A)의 전기부품영역의 습도를 검출하는 습도 센서(36), 밸브(5)의 유로(4)에 대한 개도를 검출하는 밸브 개도 센서, 밸브 액츄에이터의 구동시스템의 진동을 검출하는 진동 센서(37), 스핀들(1)의 수나사(10)와 맞물리는 스템 부시(2)의 암나사(11)의 마모를 검출하는 암나사 마모 센서, 및 모터(12)를 구동하는 전류 센서(32)로부터 매 소정기간 마다의 데이타(31A)가 입력되는 각각의 측정치에 응답하고, 각각의 측정치를 표시변환수단(62)을 통하여 엘시디 표시장치(17A)에 표시하고, 또한 제어 회로(6A)에 접속된 통신 유닛(38)을 통해서 컨트롤러(40A)와의 정보교환을 한다. 또한, 제어 회로(6A)는, 컨트롤러(40A)로부터의 지령값에 응답해서 밸브 액츄에이터를 구동 제어한다. 따라서, 컨트롤러(40A)는, 통신 유닛(38)을 통해서 밸브 액츄에이터의 진단 내용을 확인할 수 있음과 동시에, 리모트 컨트롤(64)이나 퍼스널 컴퓨터(65) 등에 의해 제어 회로(6A)로의 각 종의 상태 데이타를 적정하게 설정하거나, 모터(12)를 구동해서 운전할 수 있다.In the second embodiment, for example, the
또한, 컨트롤러(40A)는, 컨트롤러(40) 와 마찬가지로, 습도 센서(36)에 의한 측정치에 따라서 밸브 액츄에이터에 설치된 히터의 배선 불량, 하우징(3, 71)을 구성하는 커버부착불량, 커버 내로의 침수 상황을 미리 결정된 데이타(31A)에 근거해서 예측 제어 할 수 있다.In addition, the
또한, 표시장치(17A)는, 디지털 표시기인 엘시디, 즉 액정표시기로 구성되어, 밸브 액츄에이터에 관한 각종의 설정치와 운전 상태를 확인 할 수 있다. 제2실시예는, 전자(電子)개도계이기 때문에 종래와 같은 기어 전동(傳動)에 의한 지침부착 개도계가 불필요하다. 표시장치(17A)에서는, 특히 밸브(5)의 운전 회수, 밸브(5)의 유로(4)를 개폐하는 개폐 토오크, 모터(12)나 컨트롤 기판(30A)에 설치된 전기부품영역의 온도 및 습도, 암나사(11)의 마모 상태를 표시함과 동시에, 이들의 상하 한계치의 설정치(61)를 표시할 수 있다. 또한, 표시장치(17A)는, 전류 센서(32), 온도 센서(33), 회전수 센서(7A) 및 토오크 센서(28)로부터의 각 측정치의 데이타(31A)를 샘플링하고, 이들 데이타(31A)를 표시변환수단(62)을 통해서 엘시디로 표시하도록 구성되어 있다. 회전수 센서(7A)의 측정치는, 펄스/V의 변환기(63)를 통해서 데이타(31A)가 샘플링된다.In addition, the
또한, 컨트롤러(40A)는, 회전수 센서(7A)에 의한 측정치에 따라서 밸브 액츄에이터 부품의 슬라이드부, 및 각 씰의 수명을 미리 결정된 데이타(31A)에 근거해서 예측 제어할 수 있다. 더욱이, 컨트롤러(40A)는, 제어 회로(6A)에 지시를 내림으로써, 제어 회로(6A)자체가 열전대(熱電對) 등으로 이루어지는 온도 센서(33, 34)에 의한 측정치에 따라서 구동 수단인 모터(12), 전기부품의 열화를 미리 결정된 데이타(31A)에 근거해서 예측하여 자기제어할 수 있다.In addition, the
제2실시예는, 전류 센서(32), 토오크 센서(28), 암나사 마모 센서, 이에 의한 암나사(11)의 마모량, 온도 센서(33, 34)에 의한 온도의 설정치, 및 습도 센서(36)에 의한 습도의 설정치, 모터(12) 또는 수동 핸들(44)에 의해 전달장치(24)를 통하여 밸브(5)로 유로(4)를 개폐하는 동력전달시스템에 대해서는, 제1실시예의 것과 동일하다.In the second embodiment, the
제2실시예는, 컨트롤러(40A)의 지시 또는 제어 회로(6A)의 자기제어에 따라 가역기(43)를 구비한 모터(12)의 구동에 의해 자동적으로 밸브(5)를 개폐 제어하거나, 또한 현장에 있어서 수동 핸들(44)의 수동에 의한 회전에 의해 밸브(5)를 수동으로 개폐할 수 있다.According to the second embodiment, the
또한, 제2실시예에서는, 암나사 마모 센서는 제1실시예의 것과 동일하지만, 스템 부시(2)의 회전수는, 스템 부시(2)의 외주측에 나사기어(68)를 통해서 부착된 앱솔루트 인코더로 구성된 회전수 센서(7A)에 의해 검출된다. 회전수 센서(7A)는, 스템 부시(2)에 고정된 슬라이드 접점(13)에 퍼텐셔미터의 검출 단자(14)를 대향시킴으로써 스템 부시(2)에 간단하게 부착할 수 있다.In addition, in the second embodiment, the female thread wear sensor is the same as that of the first embodiment, but the rotation speed of the
제2실시예는, 각종의 센서(7A, 28, 32, 33, 34, 36, 37)로부터의 측정치의 정보가 제어 회로(6A)에 입력되고, 이들의 정보는 제어 회로(6A)로 처리되어, 소정의 글자수로 디지털 표시하는 표시장치(17A)를 구비한 것으로, 도시하지 않고 있지만, 트랜스를 구비한 전원장치의 전원 스위치, 밸브 액츄에이터를 비상시에 정지시 키는 비상정지 스위치, 중앙제어장치와의 정보의 교환을 하기 위한 원거리통신스위치 등을 구비하며, 3상(三相)교류로 작동되는 모터(12)에 설치된 가역기(43)를 구비하고 있다. 제2실시예는, 자기진단기능으로 얻어진 정보에 따라서 본체 내에 설치된 트랜스나 가역기(43)에 의해 액츄에이터를 작동 제어하는 것으로서, 데이터백업용 배터리(69), 표시용 배터리(70) 등을 하우징(71) 내에 구비하고 있다.In the second embodiment, information of measured values from
다음에, 제2실시예에 대해서, 자기진단기능에 관한 기기(器機)의 설정 방법은, 대체로 제1실시예의 경우와 동일하므로, 여기에서는 그 설명을 생략한다.Next, with respect to the second embodiment, the setting method of the apparatus relating to the self-diagnosis function is generally the same as in the case of the first embodiment, and the description thereof is omitted here.
제2실시예에서는, 밸브(5)의 유로(4)에 대한 열림 한계값과 닫힘 한계값의 설정치(61)는, 앱솔루트 인코더가 되는 회전수 센서(7A)로 검출된다. 회전수 센서(7A)는, 스핀들(1)의 회전수를 누적, 즉 적산하여 스핀들(1)의 회전수를 검출하고, 슬라이드부나 각 부의 씰의 수명을 예측하는 상태 데이타로 한다. 제2실시예에서는, 스핀들(1)의 회전 방향, 즉 밸브(5)의 유로(4)를 개방 방향으로 회전시킬지, 또는 폐쇄 방향으로 회전시킬지를 설정하고, 이어서, LS동작 모드를 설정한다.또, 제2실시예에서는, 원거리통신을 설정하고, 이러한 조작을 행하여 각종 상태 데이터의 설정처리를 종료하며, 표시장치(17A)를 통상 표시로 되돌린다.
In the second embodiment, the
본 발명에 따른 자기진단기능을 가지는 밸브 액츄에이터는, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 이상이나 수명을 사전에 검출표시할 수 있고, 액츄에이터의 고장을 방지할 수 있어 고장에 의한 사고 발생을 방지할 수 있으며, 또한 마모부품의 교환에 있어서는 이상이 있는 부품만을 교환하면 충분하여 정기점검회수를 줄일 수 있고, 운전비용을 감소시킬 수 있으며, 또한 자기진단기능에 의하여 보수 메인터넌스시기를 확인할 수 있고, 각 센서 등의 기기에 대한 각종 설정이 용이하며, 각종 상태 데이터를 확실하게 설정할 수 있게 되고, 또한 객선컨트롤러에 의하여 밸브상태를 구동제어할 수 있어, 관리비용의 저감에 공헌할 수 있다.Since the valve actuator having the self-diagnosis function according to the present invention is configured as described above, it is possible to detect and display abnormality or lifespan in advance, and to prevent the failure of the actuator, thereby preventing the occurrence of an accident due to the failure. In addition, when replacing worn parts, it is sufficient to replace only the defective parts, which can reduce the number of regular inspections, reduce operating costs, and also check the maintenance maintenance time by the self-diagnosis function. It is possible to easily set various types of devices, to reliably set various state data, and to drive-control the valve state by the objective controller, contributing to the reduction of management cost.
또한, 본 발명에 따른 인텔리전트형 밸브 액츄에이터는, 상기와 같이 구성되어 있으므로, 제2 컨트롤 기판에 내장된 제2 제어회로에 의한 프로그램 동작을 행하고, 자기진단기능에 의한 상태감시보전, 즉 보수 메인터넌스 시기 등을 확인할 수 있고, 각 센서 등의 기기에 대한 각종 설정을 용이하고 확실하게 설정할 수 있다. 또한, 상기 밸브 액츄에이터는, 앱솔루트 인코더나 가역기를 설치하여 부품 개수를 저감하고, 제조비용을 저감할 수 있음과 동시에 고장율이 저감되고, 더구나 케이스 등을 열지 않고, 외부로부터 위치 리미트나 토오크 리미트의 조정을 용이하게 행할 수 있으며, 케이스를 무(無)관통화한 구조로 구성할 수 있어, 스위치부로의 물의 침입을 방지할 수 있어 고장율을 저감할 수 있다. 또한, 상기 밸브 액츄에이터는, 종래의 밸브 액츄에이터가 리미트 스위치 전달부, 지침(指針)에 의한 개도계로의 전달부가 기계적인 기어 전동으로 구성되어, 부품개수가 많아지고, 각 리미트, 즉 설정치의 조정에 특수기술을 요하게 되어 정기점검을 행하여 이상의 유무를 확인하지 않으면 안되었지만, 상기와 같은 부품이나 작업이 불요하게 되며, 더욱이 종래의 개도계에서는, 슬리브축의 총회전수를 0~270°의 운동으로 변환하기 위하여, 감속기 기어의 조합이 복잡하였지만, 본 발명은, 디지털 액정표시이므로, 종래 와 같은 기어장치가 불필요하게 할 수 있다.In addition, since the intelligent valve actuator according to the present invention is configured as described above, a program operation is performed by a second control circuit built into the second control board, and the state monitoring maintenance by the self-diagnosis function, that is, maintenance maintenance timing Etc., and various settings for devices such as each sensor can be easily and surely set. In addition, the valve actuator can be installed by using an absolute encoder or reversible to reduce the number of parts, to reduce the manufacturing cost and to reduce the failure rate, and furthermore, to adjust the position limit and the torque limit from the outside without opening the case. It is possible to easily perform the case, the case can be configured in a non-penetrating structure, it is possible to prevent the intrusion of water into the switch portion, it is possible to reduce the failure rate. In the valve actuator, a conventional valve actuator includes a limit switch transmission unit and a transmission unit to an opening system based on a guideline by mechanical gear transmission, so that the number of parts increases, and the limit of each limit, that is, the adjustment of the set value is increased. Special technology is required, and regular inspections have to be made to check for any abnormality. However, the parts and work as described above are unnecessary. Furthermore, in the conventional opening system, the total rotational speed of the sleeve shaft is converted into a motion of 0 to 270 °. For this reason, although the combination of the reduction gear is complicated, since the present invention is a digital liquid crystal display, a conventional gear device can be made unnecessary.
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