KR101132130B1

KR101132130B1 - 상하작동식 전동구동기

Info

Publication number: KR101132130B1
Application number: KR1020100025853A
Authority: KR
Inventors: 한수민
Original assignee: (주) 에치케이씨
Priority date: 2010-03-23
Filing date: 2010-03-23
Publication date: 2012-04-03
Also published as: KR20110106668A

Abstract

본 발명은 상하작동식 전동구동기의 작동시 상하작동식 전동구동기의 회전수를 감지하는 부분을 소형화할 수 있고, 유사시 수동으로 밸브를 제어할 수 있는 상하작동식 전동구동기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기는, 회전가능하게 구비된 작동축(21)에 나사결합되어 상기 작동축(21)이 회전하면 슬라이딩하면서 밸브를 개폐하는 밸브구동부(20)와, 구동모터(31)에 결합된 제1 웜기어(32)에 치합되는 제1 웜휠(34)이 체결되고, 상기 작동축(21)에 구비된 제2 웜휠(37)에 치합되는 제2 웜기어(36)가 치합된 구동축(33)에 의해 상기 밸브구동부(20)를 구동시키는 전동구동부(30)를 포함하여, 파이프에 설치되어 상기 파이프의 내부를 통하여 이송되는 유체를 단속하거나 유체의 유량을 조절하는데 사용되는 상하작동식 전동구동기에 있어서, 상기 작동축(21)에 체결되어 상기 작동축(21)와 함께 회전하도록 구비되며 후단에 길이방향을 따라 형성되어 후단이 분할되도록 슬릿(51a)이 형성되는 회전축(51)과, 상기 회전축(51)의 외측에 끼워져 상기 회전축(51)과 일체로 회전하는 웜축(52)과, 상기 웜축(52)에 고정되고, 상기 회전축(51)에 형성된 슬릿(51a)을 관통하도록 구비되는 연동핀(53)과, 상기 웜축(52)에 치합되는 피니언(54)과 동축으로 구비되어 회전에 따라 신호를 출력하는 엔코더(55)가 구비된다.

Description

상하작동식 전동구동기{LINEAR ELECTRIC ACTUATOR}

본 발명은 밸브를 개폐시키는 상하작동식 전동구동기에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 상하작동식 전동구동기의 작동시 상하작동식 전동구동기의 회전수를 감지하는 부분을 소형화할 수 있고, 유사시 수동으로 밸브를 제어할 수 있는 상하작동식 전동구동기에 관한 것이다.

각종 유체(流體)를 이송하는데 사용되는 파이프는 내부 유체의 흐름을 단속하거나 유량을 조절할 목적으로 밸브가 연결된다.

이러한 밸브는 수동을 개폐할 수도 있지만, 최근에는 다수의 밸브를 원거리에서 신속하게 자동으로 제어할 목적으로 각각의 밸브에 유체의 유동방향과 수직한 방향으로 작동하여 유체의 흐름을 제어하는 상하작동식 전동구동기가 부착되고, 상기 상하작동식 전동구동기가 밸브를 작동시켜 파이프 내부의 유체 흐름을 단속하거나 유량을 조절하고 있다.

이러한 상하작동식 전동구동기는 밸브축을 원하는 만큼 이동시키려는 작동신호와 실제 밸브축의 이동량을 측정하여 피드백시킴으로써, 밸브축을 정확하게 이동시켜 밸브의 개폐 및 개방정도를 제어하고 있다.

그러나, 상기와 같은 종래기술에 따른 상하작동식 전동구동기에 따르면, 밸브축에 직접 작동축의 이동량을 측정하는 엔코더 등이 부착되어 작동축의 구성이 복잡해지고, 작동축이 이동하는 거리만큼 엔코더 등이 설치되어 상하작동식 전동구동기의 공간을 많이 차지하는 문제점이 있다.

또한, 상기 상하작동식 전동구동기의 구동부에 이상이 발생하면 수동으로 작동시키도록 구성되는데, 정상적인 경우에서도 수동을 핸들을 작동시키면 작동축이 이동하여 밸브의 개폐, 개방정도가 원활하게 제어가 되지 못하는 문제점이 있다. 즉, 상기 구동부에 이상이 발생하지 않으면 수동을 조작이 불가능해야하고, 이상이 발생하는 경우에만 모드를 전환하여 수동으로 조작이 가능하도록 선택적으로 운전되어야 한다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 발명된 것으로서, 작동축의 이동거리를 감지하는 부분을 소형화시킨 상하작동식 전동구동기를 제공하는데 목적이 있다.

본 발명의 다른 목적은 평상시에는 구동모터를 이용하여 자동으로 작동시키고 비상시에는 수동으로 전환하여 밸브를 제어할 수 있는 상하작동식 전동구동기를 제공하는 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기는, 회전가능하게 구비된 작동축에 나사결합되어 상기 작동축이 회전하면 슬라이딩하면서 밸브를 개폐하는 밸브구동부와, 구동모터에 결합된 제1 웜기어에 치합되는 제1 웜휠이 체결되고, 상기 작동축에 구비된 제2 웜휠에 치합되는 제2 웜기어가 치합된 구동축에 의해 상기 밸브구동부를 구동시키는 전동구동부를 포함하여, 파이프에 설치되어 상기 파이프의 내부를 통하여 이송되는 유체를 단속하거나 유체의 유량을 조절하는데 사용되는 상하작동식 전동구동기에 있어서, 상기 작동축에 체결되어 상기 작동축와 함께 회전하도록 구비되며 후단에 길이방향을 따라 형성되어 후단이 분할되도록 슬릿이 형성되는 회전축과, 상기 회전축의 외측에 끼워져 상기 회전축과 일체로 회전하는 웜축과, 상기 웜축에 고정되고, 상기 회전축에 형성된 슬릿을 관통하도록 구비되는 연동핀과, 상기 웜축에 치합되는 피니언과 동축으로 구비되어 회전에 따라 신호를 출력하는 엔코더가 구비되는 것을 특징으로 한다.

여기서, 상기 구동축의 상단에 구비되는 조작핸들과, 상기 구동축에 회전가능하게 구비되고 손잡이에 의해 회전하는 변환레버와, 상기 변환레버에 회전가능하게 구비되고 하단이 상기 제1 웜휠의 상부면을 가압하도록 구비되는 스토퍼와, 상기 스토퍼가 제1 웜휠을 가압하도록 탄력지지하는 스토퍼스프링을 포함하는 수동구동부를 더 구비하는 것이 바람직하다.

상기 제1 웜휠의 상부면에는 방사상으로 요홈이 형성되고, 상기 스토퍼의 하단은 상기 요홈의 내부에 위치하는 것을 특징으로 한다.

아울러, 상기 제1 웜휠은 상기 구동축에 끼워지는 디스크스프링에 의해서 상부면을 향하여 탄력지지되고, 상기 스토퍼에 의해 선택적으로 제1 웜기어에 치합되는 것이 바람직하다.

한편, 상기 작동로드의 상한과 하한을 감지하기 위하여 상기 웜축에 치합된 피니언에 의해 작동하는 리미트스위치를 더 구비할 수 있다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기에 따르면, 밸브를 제어하기 위해 전진하거나 후진하는 작동로드의 위치를 감지하기 위한 밸브개방감지부의 크기를 소형화함으로써, 전체 상하작동식 전동구동기를 소형화시킬 수 있는 장점이 있다. 상기 작동로드의 전진과 후진을 작동로드와 나사결합되어 회전하는 작동축과 함께 회전하는 웜축을 마련하고 상기 웜축에 치합되어 회전하는 피니언에 엔코더를 구비함으로써 작동로드가 전진하거나 후진하더라도 작동축의 회전수를 감지하는 엔코더는 이동하지 않기 때문에 밸브의 개방을 감지하는 부분의 크기를 소형화시킬 수 있다.

아울러, 구동모터에 전원을 인가할 수 없는 경우와 같이, 전동식으로 밸브를조작하지 못하는 경우에는 수동으로 밸브를 개폐할 수도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기의 사시도.
도 2는 도 1의 사시도에서 하우징, 축지지부 및 고무부트를 제거한 상태를 도시한 사시도.
도 3은 도 2의 상하작동식 전동구동기에 대한 분해사시도.
도 4는 도 3의 회전축, 웜축 및 연동핀의 연결관계를 도시한 분해사시도.
도 5는 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기의 단면도.
도 6는 본 1의 상하작동식 전동구동기를 다른 각도에서 바라본 상태를 도시한 분해사시도.
도 7은 도 6의 상하작동식 전동구동기에 대한 분해사시도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기에서 수동구동부가 작동하는 원리를 도시한 측면도.

이하, 첨부된 도면을 참조로 하여 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기에 대하여 자세히 살펴보기로 한다.

도 3 및 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기(1)는, 하우징(11)의 일측에 구비되어 밸브를 직접 제어하는 밸브구동부(20)와 상기 밸브구동부(20)를 구동모터(31)에서 발생된 구동력으로 작동시키는 전동구동부(30)와, 상기 전동구동부(30)와 선택적으로 작동하는 수동구동부(40)와, 상기 밸브구동부(20)가 작동하면 밸브의 위치를 감지하는 밸브개방감지부(50)를 포함한다.

하우징(11)은 내부에 밸브를 구동시키고, 밸브(미도시)의 개방정도를 측정하기 위한 전동구동부(30), 수동구동부(40) 및 밸브개방감지부(50)를 수용하여, 하우징(11)의 내부에서 구동되도록 한다.

특히, 상기 하우징(11)의 일측에는 축지지부(12)가 구비되어 상기 하우징(11)의 일측을 폐쇄함과 더불어 회전하는 작동축(21), 구동축(33)이 회전할 수 있도록 지지하는 역할을 담당한다.

또한, 상기 하우징(11)의 일측으로 밸브의 개방정도를 확인할 수 있는 인디케이터(60)가 구비된다.

가이드(13)는 상기 하우징(11) 또는 축지지부(12)의 일측에 구비되고, 상기 하우징(11)을 밸브가 설치된 파이프측과 연결되도록 한다. 즉 상기 가이드(13)의 일단은 밸브 또는 밸브가 설치된 파이프에 연결되고, 타단은 상기 하우징(11)에 연결됨으로써, 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기(1)가 밸브에 설치될 수 있도록 한다.

아울러, 상기 가이드(13)는 후술되는 슬라이더(23)의 이동을 안내하는 역할을 담당한다.

밸브구동부(20)는 파이프에 장착된 밸브를 제어하기 위해 밸브축(14)을 통하여 밸브에 연결된다. 이러한 밸브구동부(20)는 외부로부터 공급된 구동력에 의해 회전하는 작동축(21)과, 상기 작동축(21)과 나사결합되어 상기 작동축(21)의 회전에 따라 슬라이딩하는 작동로드(22)와, 상기 작동로드(22)의 회전을 저지하여 상기 작동축(21)의 회전운동이 작동로드(22)의 직선운동으로 변환되도록 하는 슬라이더(23)와, 상기 작동축(21)과 작동로드(22)의 연결부위의 외측을 보호하는 슬리브(24)를 포함한다.

작동축(21)은 상기 하우징(11) 및 축지지부(12)를 관통하도록 구비되고, 작동축(21)의 회전에 의해서 밸브가 파이프의 내부를 개방하거나 폐쇄할 수 있도록 한다. 상기 작동축(21)의 외주면에는 나사선이 형성되어 있어서, 작동로드(22)와 나사결합되도록 한다.

작동로드(22)는 내측이 축방향을 따라 중공으로 형성되고, 상기 작동축(21)에 형성된 나사산과 나사결합되도록 내주면을 따라 나사산이 형성된다. 상기 작동로드(22)는 후단을 통하여 상기 작동축(21)의 선단부분이 삽입되면서 상기 작동축(21)과 작동로드(22)는 나사결합된다. 상기 작동로드(22)의 선단에 양측이 상기 가이드에 슬라이딩가능하도록 구비된 슬라이더(23)와 체결되어 있어서, 상기 작동축(21)이 회전하면, 상기 작동축(21)과 나사결합된 작동로드(22)는 상기 슬라이더(23)에 구성되어 있어서 회전하지 못하고 가이드(13)를 따라 전진하거나 후진한다.

슬리브(24)는 내부가 축방향으로 중공으로 형성되고, 일단이 상기 하우징(11)의 일측에 체결되며, 상기 슬리브(24)의 내부에서 상기 작동축(21)과 작동로드(22)가 나사결합되어 작동축(21)의 회전운동이 작동로드(22)의 직선운동으로 변환된다.

한편, 상기 슬리브(24)의 후단에는 디스크스프링(25)이 구비되어 작동축(21), 작동로드(22) 및 슬리브(24)를 지지한다. 상기 슬리드(24)의 후단을 복수의 디스크스프링(25)을 이용하여 지지함으로써, 작동축(21), 작동로드(22)에 과도한 힘이 가해지는 경우 작동축(21), 작동로드(22)가 변형될 수 있는데, 디스크스프링(25)이 이를 흡수하도록 한다. 또한 밸브를 폐쇄하는 과정에서는 상기 디스크스프링(25)의 탄성력에 의해 작동축(21), 작동로드(22)를 미세하나마 전진시켜 밸브가 완전히 폐쇄되도록 한다.

아울러, 상기 슬라이더(23)와 슬리브(24)의 단부사이에는 고무부트(26)가 구비되어 슬라이더(23)가 이동하더라도, 이물질의 유입을 방지하고 작동로드(22)가 외부로 노출되지 않도록 한다.

전동구동부(30)는 도 2 및 도 3에 상세히 도시된 바와 같이,상기 하우징(11)에 구비되는 구동모터(31)와, 상기 구동모터(31)의 출력축과 상기 작동축(21)을 연결시키는 구동축(33)을 포함하고, 밸브를 작동시킬 수 있는 동력을 발생시킨다.

구동모터(31)는 하우징(11)의 내측에 구비되어 밸브의 개폐에 소요되는 동력을 발생시킨다. 이때, 상기 구동모터(31)는 스텝모터를 사용하여 구동모터의 회전량을 정밀하게 제어함으로써 밸브를 원하는 위치로 정밀하게 제어할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

구동축(33)은 상기 구동모터에 의해서 회전가능하도록 구비되고, 상기 작동축(21)을 회전시킨다. 상기 구동축(33)은 하우징(11)의 내부 또는 축지지부(12)에 회전가능하게 구비된 상태에서, 동력전달수단을 통하여 상기 구동모터(31)와 연결된다. 상기 구동모터(31)가 구동축(33)을 회전시키기 위해 제공되는 동력전달수단으로는 상기 구동모터(31)의 회전축에 결합되는 제1 웜기어(32)와, 상기 제1 웜기어(32)에 치합되도록 구동축(33)에 결합되는 제1 웜휠(34)이 되도록 한다. 웜기어-웜휠은 큰 감속비를 얻을 수 있어서 작은 동력으로도 구동축(33)을 회전시킬 수 있을 뿐만 아니라, 역전하여 웜휠이 웜기어를 구동시킬 수 없는 구조이므로, 소형의 구동모터(31)를 이용하더라도, 고압, 대량의 유체가 이송되는 파이프의 내부에서 밸브를 개폐시킬 수 있다.

한편, 상기 구동축(33)은 다시 상기 작동축(21)을 회전시키는데, 상기 구동축(33)과 작동축(21)에도 각각 제2 웜기어(36)와 제2 웜휠(37)이 서로 치합되어 구동축(33)에서 작동축(21)으로만 회전력이 전달되도록 한다.

따라서, 상기 구동모터(31)가 회전하면, 구동축(33)과 작동축(21)이 회전하여 밸브를 개폐시킬 수 있다.

이때, 상기 구동축(33)은 하우징(11) 또는 축지지부(12)에 설치될 때, 탄성수단, 예컨대 디스크스프링(35)에 의해서 상기 제1 웜휠(34)이 탄력지지되도록 한다. 즉, 상기 제1 웜휠(34)은 제1 웜기어(32)에 치합되도록 상기 구동축(33)에 끼워지되, 상기 디스크스프링(35)이 상기 제1 웜휠(34)이 제1 웜기어(32)의 치합을 해제하는 방향으로 탄력지지함으로써, 필요시에 수동으로 구동축(33)을 회전시킬 수 있도록 한다.

수동구동부(40)는 전동구동부(30)가 고장나거나, 정전 등의 이유로 상기 구동모터(31)를 작동시킬 수 없는 경우에, 수동으로 밸브가 개폐되도록 하는 역할을 담당한다. 이러한 수동구동부(40)는 도 6 및 도 7에 상세히 도시된 바와 같이,사용자가 조작력을 가할 수 있도록 구동축(33)의 단부에 연결되는 조작핸들(41)과, 상기 구동축(33)에 회전가능하게 설치되어 수동작동을 가능하도록 하는 변환레버(42)와, 상기 변환레버(42)의 회전에 따라 상기 제1 웜휠(34)이 선택적으로 제1 웜기어(32)에 치합되도록 하는 스토퍼(44) 및 상기 스토퍼(44)를 탄성지지하는 스토퍼스프링(45)을 포함한다.

조작핸들(41)은 상기 구동축(33)의 단부에 구비되어 사용자가 조작핸들(41)을 이용하여 구동축(33)을 회전시킬 수 있도록 한다.

변환레버(42)는 상기 제1 웜휠(34)과 제1 웜기어(32)가 서로 치합된 상태를 유지하거나, 제1 웜휠(34)과 제1 웜기어(32)의 치합이 해제를 선택하도록 조작하기 위해 구비된다. 특히, 상기 변환레버(42)는 하우징(11) 또는 축지지부(12)의 외측으로 노출되는 손잡이(43)와 체결되어 있어서, 외부에서 손잡이(43)를 회전시키는 것으로 상기 변환레버(42)가 작동되도록 한다.

스토퍼(44)는 상기 변환레버(42)에 의해 회전가능하도록 하단이 상기 변환레버(42)에 고정됨과 더불어 상단이 상기 변환레버(42)측에 탄성부재를 이용하여 탄력지지되어 있다.

또한, 상기 스토퍼(44)의 하단은 상기 제1 웜휠(34)의 상부면을 누르도록 한다. 이때, 상기 스토퍼(44)가 제1 웜휠(34)을 누르고 있는 상태에서도 상기 제1 웜휠(34)이 회전할 수 있도록, 상기 제1 웜휠(34)의 상부면에는 방사상으로 요홈이 형성되고, 상기 스토퍼(44)의 하단을 볼록하게 형성되도록 하여, 상기 스토퍼(44)의 하단이 상기 요홈에 위치하여 상기 스토퍼(44)가 제1 웜휠(34)을 누르고 있는 상태에서도 제1 웜휠(34)이 회전가능해지도록 한다.

한편, 상기 제1 웜휠(34)과 제2 웜기어(36)는 선택적으로 치합되도록 구성되도록 한다. 상기 제2 웜기어(36)가 결합되는 구동축(33)에는 단차가 형성되도록 하고, 상기 단차가 형성된 부분에 상기 제2 웜기어(36)가 위치하도록 한다. 또한, 상기 구동축(33)에 탄성수단을 구비하여 구동축(33)이 조작핸들(41)측으로 탄력지지되도록 한 상태에서, 상기 변환레버(42)와 스토퍼(44)를 이용하여 상기 탄성수단이 압축되도록 하면 상기 제1 웜기어(32)와 제1 웜휠(34)이 서로 치합되도록 하고, 변환레버(42)와 스토퍼(44)에 의해 가압되는 힘이 제거되면, 상기 탄성수단이 제1 웜휠(34)을 제1 웜기어(32)로부터 이탈시켜 치합되지 않도록 함으로써, 구동모터(31)의 회전력이 더 이상 구동축(33)으로 전달되지 않도록 한다.

상기와 같이, 변환레버(42)의 작동에 따라 제1 웜기어(32)와 제1 웜휠(34)의 치합유무를 선택하도록 함으로써, 구동모터(31)의 회전력에 의해 밸브를 제어하거나, 조작핸들(41)의 조작력에 의해 밸브를 제어하도록 한다.

밸브개방감지부(50)는 상기 구동축(33)의 회전수를 감지하고 이를 연산함으로써, 작동로드(22)의 이동량을 파악하도록 한다. 밸브개방감지부(50)는 상기 작동축(21)와 함께 회전하는 회전축(51)과, 상기 회전축(51)의 외측에 결합되는 웜축(52) 및 상기 웜축(52)에 치합되는 피니언(54)과 동축으로 마련되어 상기 회전축(51)의 회전수를 감지하는 엔코더(55)를 구비한다.

회전축(51)은 선단이 상기 작동축(21)에 결합되어, 상기 작동축(21)과 같은 각속도로 회전한다. 예컨대, 도 5에서와 같이, 작동축(21)의 후단에 회전축(51)의 선단이 끼워짐으로써 상기 회전축(51)은 작동축(21)과 동일한 각속도로 회전한다. 사익 회전축(51)의 후단에는 길이방향을 따라 회전축(51)의 후단을 길이방향으로 분할하도록 슬릿(51a)이 형성된다.

웜축(52)은 상기 회전축(51)의 외측에 구비된다. 상기 웜축(52)의 외측으로 웜기어의 치(齒)가 형성되어 있고, 상기 회전축(51)와 동일한 각속도록 회전하도록 구비된다.

이때, 상기 회전축(51)과 웜축(52)이 동일한 각속도로 회전하도록 상기 회전축(51)과 웜축(52)을 서로 구속하는 연동핀(53)이 구비되는 것이 바람직하다. 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 연동핀(53)은 서로 내측와 외측에 위치한 회전축(51)과 웜축(52)52)을 관통하되, 상기 웜축(52)에는 고정되고 회전축(51)에 대해서는 슬라이딩가능하도록 구비된다. 상기 연동핀(53)은 웜축(52)에는 고정되지만, 상기 회전축(51)에 대해서는 회전축(51)의 슬릿(51a)을 관통하도록 결합된다. 따라서, 회전축(51)이 회전하면 회전축(51)이 연동핀(53)을 회전시켜 웜축(52)도 회전하도록 한다. 아울러, 상기 회전축(51)이 회전과 동시에 밸브의 개폐에 따라 회전축(51)의 축방향으로 미량이지만 작동축(21), 작동로드(22)의 직선운동에 따라 전진하거나 후진하지만, 상기 연동핀(53)은 상기 회전축(51)의 슬릿(51a)내에서 슬라이딩가능하므로 회전축(51)은 직선운동과 회전운동을 하지만, 웜축(52)을 회전하기만 할 뿐 직선운동을 하지 않는다.

엔코더(55)는 상기 웜축(52)에 치합되도록 구비된 피니언(54)과 같은 축에 설치되어 있어서, 상기 엔코더(55)는 상기 웜축(52)의 회전수에 비례하는 신호를 출력한다.

한편, 상기 웜축(52)의 일측으로는 상기 웜축(52)이 치합된 피니언에 연결되어, 상기 웜축(52)이 과도하게 회전하면, 즉 정해진 상한과 하한을 넘으면 리미트 스위치(55)가 작동하여 구동모터(31)의 전원을 차단함으로써, 정해진 범위이내에서만 작동하고 정해진 영역이외에서 작동하는 것을 차단한다. 상기 작동로드(22)가 정해진 범위를 벗어나도록 전진하거나 후진하는 것은 작동축(21) 및 회전축(51)이 과도하게 회전하는 것을 의미하는 것인 바, 이를 웜축(52)에 연결된 리미트스위치(56)를 통하여 감지함으로써, 상기 작동로드(22)가 정해진 범위이내에서만 작동하도록 한다.

아울러, 상기 회전축(51)의 외측에도 회전축(51)에 끼워진 스프링의 양단에 고정된 디스크(58)에 의해 작동하는 리미트스위치(57)를 작동하여 상기 회전축(57)이 정해진 범위이내에서만 작동하도록 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기의 작용에 대하여 설명하기로 한다.

본 발명에 따른 상하작동식 전동구동기(1)는 통상적으로 전동식으로 작동하여 밸브를 제어하고, 전동구동부(30)가 작동하지 않는 경우 등에 한하여 수동구동부(40)를 이용하여 수동으로 작동시킨다.

전동구동부(30)를 이용하여 상하작동식 전동구동기(1)를 작동시키는 경우는, 상기 구동모터(31)에 전원을 인가하여 구동모터(31)를 회전시킴으로써, 밸브가 제어되도록 한다. 상기 구동모터(31)는 회전하기 시작한다. 구동모터(31)가 회전하기 시작하면, 구동축(33)을 거쳐 작동축(21)도 회전한다. 상기 구동모터(31)와 구동축(33)은 제1 웜기어(32)와 제1 웜휠(34)에 의해 연결되고, 상기 구동축(33)과 작동축(21)은 제2 웜기어(36)와 제2 웜휠(37)에 의해 연결되어 있어서, 구동모터(31)가 회전하기 시작하면 작동축(21)도 회전한다.

상기 작동축(21)은 회전하면서, 밸브에 연결되는 작동로드(22)를 슬라이딩시킨다. 작동축(21)이 회전하면서, 작동축(21)에 나사결합되고 가이드(13)에 슬라이딩 가능하게 구비되는 슬라이더(23)가 가이드(13)를 따라서 전진하거나 후진하는 슬라이드 운동을 하면서, 상기 슬라이더(23)에 체결된 작동로드(22)를 통하여 밸브를 개방하거나 폐쇄하게 된다. 예컨대, 상기 작동로드(22)가 전진하면 밸브가 폐쇄되고 후진하면 밸브가 개방된다.

상기 구동모터(31)는 밸브의 개방 또는 폐쇄하고자 하는 바에 따라 회전방향을 결정하고, 상기 구동모터(31)의 회전방향에 따라 작동로드(22)가 전진하거나 후진하면서 밸브를 제어한다.

이때, 상기 변환레버(42)에 의해서 제1 웜기어(32)와 제1 웜휠(34)이 치합된 상태를 유지하도록 하여, 상기 구동모터(31)의 출력축에 결합된 제1 웜기어(32)가 제1 웜휠(34)을 회전시킬 수 있도록 한다.

한편, 상기와 같이 전동구동부(30)를 작동시킬 수 없는 경우에는 수동구동부(40)를 이용하여 밸브를 개폐한다.

우선, 변환레버(42)를 작동시켜 제1 웜기어(32)와 제1 웜휠(34)의 치합이 해제되도록 한다. 손잡이(43)를 이용하여 도 8에 도시된 상태에서 도 9에 도시된 상태가 되도록 변환레버(42)를 회전시키면, 제1 웜휠(34)을 누르고 있던 스토퍼(44)도 변환레버(42)와 함께 회전하면서 제1 웜휠(34)의 상부면과 이격된다. 스토퍼(44)가 제1 웜휠(34)의 표면에서 이격되면, 구동축(33)에 구비된 탄성수단(35)이 제1 웜휠(34)을 밀어 상기 제1 웜기어(32)와 제1 웜휠(34)의 치합이 해제된다.

제1 웜기어(32)와 제1 웜휠(34)의 치합이 해제되면, 조작핸들(41)을 돌려 구동축(33)을 회전시킬 수 있고, 구동축(33)이 회전하면, 앞서 설명한 바와 같이 작동로드(22)는 전진 또는 후진시켜 밸브를 제어할 수 있다.

상기와 같이, 전동식 또는 수동식으로 밸브를 제어하는 동안 작동축(21)의 회전수를 감지하여 밸브의 개방정도를 측정한다. 즉, 상기 작동축(21)의 회전에 따라 작동로드(22)가 전진 또는 후진하면서 밸브를 제어하는 바, 상기 작동축(21)의 회전량을 감지함으로써, 밸브의 개방정도를 측정할 수 있다.

상기 작동축(21)이 회전하면, 상기 작동축(21)과 함께 회전축(51)도 작동축(21)과 함께 회전한다. 상기 작동축(21)과 회전축(51)은 체결되어 있어서, 같은 수로 회전하기 때문에, 회전축(51)의 회전수를 측정하는 것으로도 작동축(21)의 회전수를 측정할 수 있다.

상기 회전축(51)이 회전하면, 상기 회전축(51)의 외측에 끼워진 웜축(52)도 회전축(51)과 같이 회전하면서, 엔코더(55)를 회전시킨다.

상기 엔코더(55)가 회전함에 따라, 작동축(21)의 회전수에 비례하는 신호를 출력하고, 이를 연산하여 작동로드(22)의 전진 또는 후진된 거리를 측정하여 밸브의 개방정도를 파악한다.

이때, 상기 회전축(51)과 웜축(52)을 관통하여 구비된 연동핀(53)은 회전축(51)과 웜축(52)을 회전시키지만, 웜축(52)을 회전축(51)과 함께 직선운동은 시키지 않지만, 웜축(52)의 회전량을 통하여 회전축(51)의 직선운동량을 파악하여, 밸브의 개폐정도를 감지한다.

1 : 상하작동식 전동구동기 11 : 하우징
12 : 축지지부 13: 가이드
14 : 밸브축 20 : 밸브구동부
21 : 작동축 22 : 작동로드
23 : 슬라이더 24 : 슬리브
25 : 디스크스프링 26 : 고무부트
30 : 전동구동부 31 : 구동모터
32 : 제1 웜기어 33 : 구동축
34 : 제1 웜휠 35 : 디스크스프링
36 : 제2 웜기어 37 : 제2 웜휠
40 : 수동구동부 41 : 조작핸들
42 : 변환레버 43 : 손잡이
44 : 스토퍼 45 : 스토퍼스프링
50 : 밸브개방감지부 51 : 회전축
52 : 웜축 53 : 연동핀
54 : 피니언 55 : 엔코더
56 : 리미트스위치 57 : 리미트스위치
58 : 디스크 60 : 인디케이터

Claims

회전가능하게 구비된 작동축(21)에 나사결합되어 상기 작동축(21)이 회전하면 슬라이딩하면서 밸브를 개폐하는 밸브구동부(20)와, 구동모터(31)에 결합된 제1 웜기어(32)에 치합되는 제1 웜휠(34)이 체결되고, 상기 작동축(21)에 구비된 제2 웜휠(37)에 치합되는 제2 웜기어(36)가 치합된 구동축(33)에 의해 상기 밸브구동부(20)를 구동시키는 전동구동부(30)를 포함하여, 파이프에 설치되어 상기 파이프의 내부를 통하여 이송되는 유체를 단속하거나 유체의 유량을 조절하는데 사용되는 상하작동식 전동구동기에 있어서,
상기 작동축(21)에 체결되어 상기 작동축(21)와 함께 회전하도록 구비되며 후단에 길이방향을 따라 형성되어 후단이 분할되도록 슬릿(51a)이 형성되는 회전축(51)과,
상기 회전축(51)의 외측에 끼워져 상기 회전축(51)과 일체로 회전하는 웜축(52)과,
상기 웜축(52)에 고정되고, 상기 회전축(51)에 형성된 슬릿(51a)을 관통하도록 구비되는 연동핀(53)과,
상기 웜축(52)에 치합하는 피니언(54)과 동축으로 구비되어 회전에 따라 신호를 출력하는 엔코더(55)가 구비되는 것을 특징으로 하는 상하작동식 전동구동기.
제1항에 있어서,
상기 구동축(33)의 상단에 구비되는 조작핸들(41)과,
상기 구동축(33)에 회전가능하게 구비되고 손잡이(43)에 의해 회전하는 변환레버(42)와,
상기 변환레버(42)에 회전가능하게 구비되고 하단이 상기 제1 웜휠(34)의 상부면을 가압하도록 구비되는 스토퍼(44)와,
상기 스토퍼(44)가 제1 웜휠(34)을 가압하도록 탄력지지하는 스토퍼스프링(45)을 포함하는 수동구동부(40)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상하작동식 전동구동기.
제2항에 있어서,
상기 제1 웜휠(34)의 상부면에는 방사상으로 요홈이 형성되고, 상기 스토퍼(44)의 하단은 상기 요홈의 내부에 위치하는 것을 특징으로 하는 상하작동식 전동구동기.
제2항에 있어서,
상기 제1 웜휠(34)은 상기 구동축(33)에 끼워지는 디스크스프링(35)에 의해서 상부면을 향하여 탄력지지되고,
상기 스토퍼(44)에 의해 선택적으로 제1 웜기어(32)에 치합되는 것을 특징으로 하는 상하작동식 전동구동기.
제1항에 있어서,
상기 작동로드(22)의 상한과 하한을 감지하기 위하여 상기 웜축(52)에 치합된 피니언에 의해 작동하는 리미트스위치(56)를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 상하작동식 전동구동기.