KR101323137B1 - 비상작동 장치가 내부에 설치된 액추에이터 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 비상작동 장치가 내부에 설치된 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세히 설명하면 액추에이터가 정상 작동중 유·공압의 단압 및 단정 등에 의해 작동이 정지되는 비상상황이 발생하는 경우 작업자가 수동으로 액추에이터를 작동할 수 있도록 종래와 같이 실린더부 또는 스프링부의 외주면에 비상작동 장치를 설치하지않고 스프링부 내부에 설치하여 액추에이터의 크기를 콤팩트하게 최소화하고, 제품을 단순화하며, 외부 노출시 발생할 수 있는 위험을 사전에 방지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

비상작동 장치가 내부에 설치된 액추에이터{The actuator to be installed the hydraulic manual override inside}
본 발명은 액추에이터가 정상 작동중 유·공압의 단압 및 단정 등에 의해 작동이 정지되는 비상상황이 발생하는 경우 작업자가 수동으로 액추에이터를 작동할 수 있도록 종래와 같이 실린더부 또는 스프링부 외주면에 비상작동 장치를 설치하지않고 스프링부 내부에 설치하여 액추에이터의 크기를 콤팩트하게 최소화하고, 제품을 단순화하며, 외부 노출시 발생할 수 있는 위험을 미리 방지할 수 있도록 비상작동 장치가 내부에 설치된 액추에이터에 관한 것이다.
일반적으로, 액추에이터(Actuator)는 전기, 유압, 압축 공기 등에 의하여 작동되는 원동기를 총칭하는 것으로, 통상은 유체 에너지(가동 에너지)를 이용하여 기계적 일을 하는 기기를 말한다.
이러한 액추에이터는 크게 공압식, 유압식, 전기식으로 구분되며, 모든 기계장치에 빠짐없이 사용되는 전자식 펌프나 밸브 등의 미소변위 소자에 주로 사용된다.
통상의 펌프나 밸브 등의 구동에 사용되는 액추에이터는 압력에 의하여 작동되는 피스톤을 이용하여 밸브를 개폐시킬 수 있도록 피스톤의 운동을 회전운동 또는 회동운동 등으로 전환하여 펌프나 밸브를 제어하게 된다.
또한, 펌프나 밸브를 제어하기 위하여 사용되는 액추에이터는 피스톤의 운동을 효과적으로 회전운동이나 회동운동으로 변환할 수 있도록 많은 부품이 사용된다.
또한, 고압의 유체 흐름을 개폐시키는 밸브는 그 내부에 걸리는 압력이 크기 때문에 밸브를 개폐하기 위해서는 큰 출력 토크(Torque)를 가지는 액추에이터를 사용한다.
한편, 산업현장에서 주로 사용하는 액추에이터는 밸브 개폐작동을 위해 밸브와 연결되어 사용하는 것으로서, 스프링과 스프링 로드가 위치한 스프링부와, 상기 스프링 로드와 요크가 연결된 회전축을 기준으로 직선운동을 회전운동으로 변경하여 회전하는 하우징부와, 상기 실린더 피스톤 로드의 일측 단부와 연결된 피스톤이 삽입된 실린더부로 이루어진다.
또한, 액추에이터에서 스프링부 또는 실린더부 외주면에는 정상 작동중인 액추에이터가 유·공압의 단압 및 단정 등에 의해 작동이 정지되는 비상상황이 발생하는 경우 작업자가 수동으로 액추에이터를 작동할 수 있도록 비상작동 장치(매뉴얼 오버라이드Hydraulic Manual Override)를 도 1, 2에서 도시한 바와 같이 설치하여 사용한다.
도 1은 액추에이터에서 실린더부 일측에 비상작동 장치가 부착되어 액추에이터가 갑자기 정지하면 작업자가 수동으로 실린더부의 실린더 피스톤을 작동하면 피스톤과 연결된 실린더 피스톤 로드와 요크는 연결되어 있어 요크부에 있는 회전축이 작동한다.
도 2는 액추에이터에서 스프링부 일측에 비상작동 장치가 부착되어 액추에이터가 갑자기 정지하면 작업자가 수동으로 스프링부의 스프링 로드를 작동하면 스프링 로드와 요크가 연결되어 요크부에 있는 회전축이 작동한다.
한편, 상기 비상작동 장치는 잭 스크루(Jack Screw), 기어박스(Gear Box), 매뉴얼 오버라이드 방식과 같이 사람이 수동으로 핸들 등을 돌려 작동시키는 방법과 유압탱크가 연결된 유압 실린더를 부착한 다음 펌프질로 작동시키는 Hydraulic Manual Override 방식이 있으며, 첨부된 도 1, 2는 Hydraulic Manual Override 방식을 사용한 것이다.
상기 잭 스크루 및 기어박스 방식은 액추에이터를 작동하기 위하여 작업자의 힘이 직접적으로 전달되는 방식으로 주로 소형 액추에이터에 사용되는 방식이며, Hydraulic Manual Override 방식은 유압의 힘을 이용하여 액추에이터를 작동시킴으로써 큰 힘을 발생하는 중 대형 액추에이터에 주로 사용한다.
또한, 작업자가 유압펌프를 작동시키면 동일한 힘으로 작용하기 때문에 작업자가 수동으로 작업시 작업자의 힘에 따른 제품 작동 편차를 줄일 수 있다.
그러나 도면에서와 같이 비상작동 장치(1)가 액추에이터(2)의 실린더(5)부 외주면 일측에 부착되어있어 액추에이터(2)의 외형 및 부피가 필요 이상으로 커지게 되어, 실제 작업현장에서 액추에이터(2)를 설치시 협소한 작업공간으로 인해 설치작업이 용이하지않는 문제점이 있다.
특히, Hydraulic Manual Override방식의 비상작동 장치는 상기 기재한 다른 방식과 달리 유압펌프를 사용하여 상대적으로 큰 힘이 발생하므로 외형 및 부피가 커질 수밖에 없는 문제점이 있다.
또한, 비상작동 장치가 외부로 노출되어있어 외부의 충격 및 폭발에 의해 쉽게 파손될 수 있는 문제점이 있다.
대한민국 특허등록번호 제567602호 "공압식 액추에이터를 이용한 나비밸브 개폐장치"
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명은 액추에이터의 외주면 일측에 설치되는 비상작동 장치를 액추에이터의 스프링부 내부로 설치하여 액추에이터의 외형 및 부피를 최소화하고, 외부의 충격 및 폭발에 의해 쉽게 파손되는 것을 방지하는 것을 목적으로 한다.
상기 과제를 해결하기 위하여 본 발명은 스프링과 스프링 로드가 위치한 스프링부와, 상기 스프링 로드와 요크가 연결된 회전축을 기준으로 직선운동을 회전운동으로 변경하여 회전하는 하우징부와, 상기 실린더 피스톤 로드의 일측 단부와 연결된 실린더 피스톤이 삽입된 실린더부 구조로 이루어진 액추에이터에 있어서,
상기 스프링부 내부에는 스프링 로드와 유압 피스톤 로드의 일측이 연결되어 유압펌프에서 공급되는 유압에 의해 작동하는 비상작동 장치를 설치한 상태에서 액추에이터가 정상 작동중 유·공압의 단압 및 단정 등에 의해 작동이 정지되는 비상상황이 발생하는 경우 작업자가 유압펌프에 의해 수동으로 액추에이터를 작동할 수 있도록 비상작동 장치가 내부에 설치된 액추에이터를 제공한다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 액추에이터는 비상작동 장치가 스프링부 내부에 설치되어 액추에이터의 작동이 갑자기 정지되는 경우 작업자가 수동으로 비상작동 장치에 의해 액추에이터를 작동하여 밸브를 강제적으로 개폐할 수 있는 효과가 있다.
또한, 액추에이터 내부에 비상작동 장치가 설치되어있어 액추에이터의 외형 및 부피를 최소화함으로 인해 설치공간도 최소화할 수 있으며, 비상작동 장치기 스프링부 내부에 설치되어 외부의 충격 및 폭발 등을 사전에 방지하고 보호할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 종래의 액추에이터로 비상작동 장치가 실린더부에 장착된 것을 도시해 보인 단면도.
도 2는 종래의 액추에이터로 비상작동 장치가 스프링부에 장착된 것을 도시해 보인 단면도.
도 3은 본 발명 액추에이터를 도시해 보인 단면도.
도 4는 본 발명 액추에이터에서 비상작동 장치의 작동상태를 도시해 보인 단면도.
도 5는 본 발명 비상작동 장치에서 유압실 튜브의 형상을 도시해 보인 단면도.
상기와 같은 목적 및 효과를 달성하기 위하여 본 발명은 이하 첨부된 도면에 의해 상세히 설명하면 다음과 같다.
도 3은 본 발명 액추에이터를 도시해 보인 단면도이다.
본 발명은 정상작동중인 액추에이터(2)가 유·공압의 단압 및 단정 등에 의해 작동이 정지되는 비상상황이 발생하는 경우 액추에이터(2) 내부에 설치된 비상작동 장치(Hydraulic Manual Override)(1)를 작업자가 수동으로 조작하여 액추에이터(2)를 작동할 수 있도록 한다.
한편, 산업현장에서 주로 사용하는 액추에이터(2)는 밸브 개폐작동을 위해 밸브와 연결되어 사용하는 것으로서, 스프링(9)과 스프링 로드(18)가 위치한 스프링부(3)와, 상기 스프링 로드(18)와 요크(19)가 연결된 회전축(20)을 기준으로 직선운동을 회전운동으로 변경하여 회전하는 하우징부(4)와, 상기 실린더 피스톤 로드(21)의 일측 단부와 연결된 실린더 피스톤이 삽입된 실린더부(5) 구조로 이루어지며, 스프링부(3) 내부에 비상작동 장치(1)를 설치한다.
상기 비상작동 장치(1)는 관 형상으로 이루어진 스프링부(3) 내부에 설치하도록 유압 또는 공압에 의해 작동할 수 있도록 일측 단부에는 중앙이 통공된 버텀 커버(13)와 타측 단부에는 중앙이 통공된 탑 커버(24)가 끼움 결합된다.
또한, 버텀 커버(13)의 통공에 일측 단부가 위치하도록 유압실 튜브(15)가 삽입된다.
상기 유압실 튜브(15)는 길이방향으로 유압 피스톤 로드(14)가 삽입되어 선단은 돌출된 상태를 유지하고, 돌출된 선단에는 헤드 캡(8)이 끼워져 유압실 튜브(15)의 일측을 밀폐한 상태에서 유압 피스톤 로드(14)가 유압실 튜브(15)에서 직선운동 한다.
또한, 유압실 튜브(15) 내부에 위치한 유압 피스톤 로드(14)의 후단에는 유압 어져스트 볼트(7)의 일측 단부가 밀착되어 둘레로 유압 피스톤(26)이 결합된다.
상기 마감 커버(6)의 내주면에는 유압실 튜브(15)가 결합 고정된 상태에서 버텀 커버(13)의 통공으로 유압실 튜브(15)가 삽입되어 스프링부(3) 내부에 위치하도록 마감 커버(6)를 볼트로 부착 고정한다.
상기 마감 커버(6)는 중앙에 통공이 형성되어있어 유압 마감블록(12)을 끼움 결합하여 밀폐한 다음 유압 마감블록(12)의 중앙으로 유압 어져스트 볼트(7)를 삽입하여 유압 피스톤 로드(14)와 유압 피스톤(26)에 결합되어 좌우로 직선운동한다.
또한, 유압 마감블록(12)은 마감 커버(6)의 통공으로 선단이 삽입되어 유압실 튜브(15) 내에 위치한 유압 피스톤(26)과 마감 커버(6) 사이로 유압을 공급 및 배출하도록 유압 유입구(23)가 형성되고 중앙으로는 유압 어져스트 볼트(7)가 끼움 결합된다.
상기 유압 마감블록(12)으로 유압 어져스트 볼트(7)의 일측 단부가 삽입되어 유압 피스톤(26)과 결합되고 타측은 스프링부(3)의 외부로 돌출된 부분을 유압 어져스트 너트(11)로 조임 체결하여 유압 어져스트 볼트(7)의 작동거리를 조정한다.
상기 스프링부(3)의 외부로 돌출된 유압 어져스트 볼트(7)에는 노출되지않도록 유압 어져스트 캡(10)이 조임 체결된다.
또한, 스프링부(3)의 내부에 위치하는 유압실 튜브(15)의 외주면을 길이 방향으로 감싸도록 일측 단부는 개방되고 가장자리 둘레에는 스프링(9)을 지지하도록 단턱부(22)가 형성되며 타측 단부는 밀폐된 상태에서 스프링 로드(18)를 삽입하도록 중앙에 삽입공(25)이 형성된 통형상의 리테이너(17)가 위치한다.
상기 리테이너(17)의 삽입공(25)으로 스프링 로드(18)의 일측 단부가 삽입되어 스프링 로드 너트(16)로 고정하고 유압 피스톤 로드(14)와 밀착된다.
따라서 비상시에만 유압 피스톤 로드(14)는 스프링 로드(18)를 밀며 작동시킨다.
또한, 리테이너(17)의 단턱부(22)와 탑 커버(24)의 내주면 사이에는 스프링(9)이 위치하여 탄성력에 의해 전방으로 이동한 리테이너(17)가 탄성력에 의해 복원되도록 유도한다.
도 4는 본 발명 액추에이터에서 비상작동 장치의 작동상태를 도시해 보인 단면도이다.
본 발명 비상작동 장치(1)는 산업용 밸브를 개폐하는 액추에이터(2) 내부에 설치되어 정상 작동중 유·압의 단압 및 단정 등에 의해 작동이 정지되는 비상 상황이 발생하는 경우 작업자가 수동으로 액추에이터(2)를 작동할 수 있도록 조작 가능하고, 도면에 미 도시되었으나 유압펌프에 의해 유압이 유압 마감블록(12)을 통해 유압실 튜브(15)로 공급되면 유압 피스톤(26)은 유압에 의해 전진하면서 스프링 로드(18)를 민다.
또한, 유압 피스톤(26)이 스프링 로드(18)를 밀면 스프링 로드(18)는 캠 형상인 요크(19)를 밀면 요크(19)의 중심에 있는 회전축(20)은 직선운동을 회전운동으로 변환화여 밸브를 개폐하고, 요크(19)는 실린더 피스톤 로드(21)를 밀어서 순차적으로 움직이면서 리테이너(17)도 함께 움직여 액추에이터(2)가 작동하도록 한다.
또한, 유압 어져스트 볼트(7)에는 유압 어져스트 너트(11)가 조임 체결됨으로 유압 어져스트 너트(11)의 위치에 따라 유압 어져스트 볼트(7)의 작동거리를 조정할 수 있어, 비상작동장치의 거리를 조정하여 밸브의 열림/담힘 정도를 조정할 수 있다.
따라서 스프링부(3) 내부에 비상작동 장치를 일체형으로 설치하여 액추에이터(2)의 크기를 최소화하고, 제품을 단순화하며, 외부 노출시 발생할 수 있는 위험을 미리 방지할 수 있다.
도 5는 본 발명 비상작동 장치에서 유압실 튜브의 형상을 도시해 보인 단면도면으로서 리테이너(17)의 크기에 따라 유압실 튜브(15)의 크기도 비례하게 제작이 가능함으로 인해 액추에이터(2)는 외관상 전혀 변화가 없으며 유압실 튜브(15)의 크기에 따라 압력을 조정할 수 있다.
1: 비상작동 장치 2: 액추에이터
3: 스프링부 4: 하우징부
5: 실린더부 6: 마감 커버
7: 유압 어져스트 볼트 8: 헤드 캡
9: 스프링 10: 유압 어져스트 캡
11: 유압 어져스트 너트 12: 유압 마감 블록
13: 버텀 커버 14: 유압 피스톤 로드
15: 유압실 튜브 16: 스프링 로드 너트
17: 리테이너(Retainer) 18: 스프링 로드
19: 요크 20: 회전축
21: 실린더 피스톤 로드 22: 단턱부
23: 유압 유입구 24: 탑 커버
25: 삽입공 26: 유압 피스톤

Claims (4)

  1. 내부에 스프링(9)과 스프링 로드(18)가 위치한 스프링부(3)와, 상기 스프링부(3)의 일측으로 연접되어 스프링 로드(18)와 요크(19)의 일측이 연결된 회전축을 기준으로 직선운동을 회전운동으로 변경하는 하우징부(4)와, 상기 하우징부(4)의 일측에 연접되어 요크(19)의 타측과 실린더 피스톤 로드(21)의 일측 단부가 연결되고, 상기 실린더 피스톤 로드(21)의 타측에 실린더 피스톤이 부착된 실린더부(5)로 이루어진 액추에이터(2)에 있어서,
    상기 스프링부(3)의 내부에는 유압펌프에 의해 공급 및 배출되는 유압에 의해 유압 피스톤 로드(14)가 작동하는 비상작동 장치(1)가 설치되고, 상기 비상작동 장치(1)는 관 형상으로 일측 단부에 중앙이 통공된 버텀 커버(13)와 타측 단부에는 중앙이 통공된 탑 커버(24)가 끼움 결합된 스프링부(3)와;
    상기 스프링부(3) 내부에는 버텀 커버(13)의 통공으로 일측 단부가 위치하도록 삽입되고, 타측에는 타측 단부를 밀폐하도록 헤드 캡(8)이 끼움 결합된 상태에서 내부에는 길이방향으로 유압 피스톤 로드(14)가 위치하여 일측은 헤드 캡(8)에 끼움 결합되어 일부가 돌출되고 타측은 유압 피스톤(26)이 결합된 유압실 튜브(15)와;
    상기 버텀 커버(13)의 통공과 일치하여 관통되게 버텀 커버(13)의 표면에 결합된 마감 커버(6)와;
    상기 마감 커버(6)의 통공으로 선단이 삽입되고 유압실 튜브(15) 내에 위치한 유압 피스톤(26)과 마감 커버(6) 사이에는 유압을 공급 및 배출하도록 유압 유입구(23)가 형성되고 중앙에는 유압 어져스트 볼트(7)가 끼움 결합되는 유압 마감블록(12)과;
    상기 유압 마감블록(12)은 일측 단부가 돌출되도록 삽입되어 유압 피스톤(26)에 결합되고 타측은 스프링부(3)의 외부로 돌출된 유압 어져스트 볼트(7)와;
    상기 스프링부(3)로 돌출된 유압 어져스트 볼트(7)를 조임 체결하여 유압 피스톤 로드(14)의 이동거리를 조정하는 유압 어져스트 볼트(7)와;
    상기 유압 어져스트 볼트(7)는 타측 단부가 외부로 노출되지않도록 끼움 체결된 유압 어져스트 캡(10)과;
    상기 스프링부(3)의 내부에 위치하는 유압실 튜브(15)의 외주면을 길이 방향으로 감싸도록 일측 단부가 개방되고 가장자리 둘레에는 단턱부(22)가 형성된 타측 단부는 밀폐된 상태에서 중앙에는 삽입공(25)이 형성된 통형상의 리테이너(17)와;
    상기 리테이너(17)의 삽입공으로 스프링 로드(18)의 일측 단부가 삽입되어 유압 피스톤 로드(14)의 선단에 밀착된 상태로 결합하는 스프링 로드 너트(16)와;
    상기 리테이너(17)의 외주면을 감싸도록 단턱부(22)와 일측과 탑 커버(24)의 내주면에는 타측이 밀착되어 탄성력에 의해 리테이너(17)가 원위치하도록 스프링(9)이 삽입되는 구성으로 이루어져 유압 피스톤 로드(14)와 스프링 로드(18)가 밀착해 있는 액추에이터(2)가 정상 작동중일 때에는 정지된 상태에서 유압의 단압 및 단정에 의해 작동이 정지되는 비상상황이 발생하는 경우 유압에 의해 유압 피스톤 로드(14)의 직선운동으로 액추에이터(2)가 작동하는 것을 특징으로 하는 비상작동 장치가 내부에 설치된 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 제 1항에 있어서, 상기 유압실 튜브(15)는 리테이너(17)의 크기에 맞춰 크기를 조절할 수 있는 것을 특징으로 하는 비상작동 장치가 내부에 설치된 액추에이터.
  4. 삭제
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