KR101416300B1 - 액추에이터의 기능 제어 시스템 - Google Patents

Abstract

본 발명은 액추에이터의 기능 제어 시스템에 관한 것으로,
보다 상세하게는 정유시설, 발전소, 저수지, 펌프장, 수료용 수문, 댐 등에서 유체의 흐름을 개폐하는 밸브를 작동시키는 액추에이터에 있어서, 액추에이터의 구조를 간단하게 설계 가능하고, 별도의 추가 설정이 필요 없이 보드의 교체만으로 액추에이터의 추가 옵션 기능을 작동시킬 수 있도록 전동 모터의 기본 구동 정보가 저장된 제1메인모듈과, 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 정보가 저장된 제2메인모듈을 포함하는 메인기판과, 상기 메인기판에 탈부착할 수 있도록 구성되며, 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 프로그램이 내장된 옵션모듈을 갖는 교체보드를 포함하여 이루어지는 액추에이터의 기능 제어 시스템에 관한 것이다.

Description

액추에이터의 기능 제어 시스템{FUNCTION CONTROL SYSTEM FOR ACTUATOR}

본 발명은 액추에이터의 기능 제어 시스템에 관한 것으로,

보다 상세하게는 정유시설, 발전소, 저수지, 펌프장, 수료용 수문, 댐 등에서 유체의 흐름을 개폐하는 밸브를 작동시키는 액추에이터에 있어서, 액추에이터의 구조를 간단하게 설계 가능하고, 별도의 추가 설정이 필요 없이 보드의 교체만으로 액추에이터의 추가 옵션 기능을 작동시킬 수 있도록 전동 모터의 기본 구동 정보가 저장된 제1메인모듈과, 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 정보가 저장된 제2메인모듈을 포함하는 메인기판과, 상기 메인기판에 탈부착할 수 있도록 구성되며, 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 프로그램이 내장된 옵션모듈을 갖는 교체보드를 포함하여 이루어지는 액추에이터의 기능 제어 시스템에 관한 것이다.

점차로 고도화되는 산업 구조의 개편에 따라 전 산언 분야에 걸쳐, 기존의 개별적인 유인 관리 시스템에서 통합화되고, 무인화된 통합운영체계로 발전을 함에 따라 이에 상응하여 효율적인 통합 운영체계의 구축이 이루어지고 있으며, 특히 유체의 흐름을 제어하는 밸브 관련 부분에서는 원격에서의 효율적인 제어가 가능한 자동 밸브 및 각종 자동 유량 제어장치의 보급이 급속도로 이루어지고 있다.

이러한 자동 유량 제어장치에 사용되는 전동 액추에이터는 밸브 및 조절용 댐퍼 등을 자동화하는데 꼭 필요한 구동장치로써, 제어부와 부속적인 기어장치, 모터 등으로 구성되어 있다.

이러한 전동 액추에이터에 관한 종래 기술로써, 대한민국 등록특허 제10-1130813호(2012.03.20.) "토오크 가변 조절기능을 갖는 밸브"(이하 종래 기술 1이라 함.)가 있는데,

상기 종래 기술 1은 양측에 플랜지가 각각 연장 형성되며, 이송물이 이송될 수 있도록 내부가 빈 밸브바디와, 밸브바디에 회전 가능하게 내설되며, 이송물의 흐름을 제어할 수 있도록 관통공이 형성되며, 상, 하부 샤프트가 상하 방향으로 연장형성되는 볼과, 볼 외측면을 지지하는 볼시트와, 볼시트의 이탈을 방지하는 슬리브형상의 시트링으로 이뤄지며, 볼시트와 시트링의 상호 밀착면이 2˚~ 5˚경사각도록 형성되며, 볼 및 볼시트의 마모로 인해 발생되는 이송물 누출을 방지하기 위해 볼시트 미 시트링을 볼에 대해 이송물 이송방향으로 가압지지하는 기밀유지수단과, 밸브바디의 상부 개구부에 장착되며, 상부 샤프트를 회전가능하게 지지하는 본네트와, 볼이 고열의 이송물에 의하여 팽창되거나 이송물이 누적되어 고착될 경우 볼을 용이하게 개폐시킬 수 있고, 볼 및 볼시트의 마모로 인해 이송물이 누출되는 것을 방지할 수 있도록 승강수단에 의해 볼을 3.0~5.0mm 높이로 승강시키는 볼어저스터와, 상부 샤프트와 본네트 사이의 틈새와, 하부 샤프트를 회전가능하게 지지하는 축수부와 하부 샤프트사이의 틈새에 각각 장착되는 기밀재와, 이송물과 접촉되는 관통공, 볼시트 및 시트링의 내주연과, 볼 및 상, 하부 샤프트의 습동부위에 1.0~2.0mm 두께로 형성되는 용사코팅층을 구비한 토오크 가변 조절기능을 갖는 밸브에 관한 것이다.

다른 종래 기술로써, 대한민국 등록 특허 제10-0880026호(2009.01.15.) "밸브 조작기 제어용 토르크 리미터"(이하 종래 기술 2이라 함.)가 있는데,

상기 종래 기술 2는 토르크아암 조립체에 설치한 축과 힌지부 축에 연결되며 한 부분으로 작동 돌출부를 설치한 토르크아암과 상기 작동 돌출부의 한 부분에 설치되는 스프링 커버의 내부에 스프링 상부 누름판과 크로스 토르크 스프링 및 스프링 하부 누름판이 토르크 리미터 지지대에서 커버 고정나사로 고정되며, 상기 스프링 커버와 대향되게 설치되는 스프링 커버의 내부에 스프링 상부 누름판과 오픈 토르크 스프링 및 스프링 하부 누름판이 토르크 리미터 지지대에서 거버 고정나사로 고정되는 토르크 리미터와 상기 토르크 리미터 지지대 양쪽에 단속 스위치를 설치하여 작동 돌출부와의 사이에 스위치 작동축을 연결하여 구성된다.

상기 종래 기술 1, 2는 최초 설계 시 또는 설정 시 정해진 속도로만 제어가 이루어지기 때문에, 관로에서의 유체의 조건 변화(유량, 압력 등) 등에 맞춰 액추에이터의 추가 기능을 구현할 때 액추에이터의 메인기판 자체를 교체하거나 전체적인 기능 업그레이드가 필요하기 때문에 조건 변화에 능동적으로 대처하여 액추에이터를 가동하는데 한계가 있으며, 사용 상 불편한 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로,

본 발명은 별도의 추가 설정이 필요 없이 보드의 교체만으로 액추에이터의 추가 옵션 기능을 작동시킬 수 있도록 전동 모터의 기본 구동 정보가 저장된 제1메인모듈과, 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 정보가 저장된 제2메인모듈을 포함하는 메인기판과, 상기 메인기판에 탈부착할 수 있도록 구성되며, 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 프로그램이 내장된 옵션모듈을 갖는 교체보드를 포함하여 이루어지는 액추에이터의 기능 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

또 본 발명은 밸브의 개폐 제어를 현장에서 직접 또는 원격으로 가능하게 하고, 현장 조작 모드와 원격 조작 모드 및 스톱 모드를 쉽게 선택하여 액추에이터를 컨트롤할 수 있도록 제어부가 내장된 하우징과, 상기 하우징에 밸브의 개폐 동작을 조절하는 개폐레버와, 상기 밸브에 대하여 상기 개폐레버를 통한 현장 조작 모드, 리모컨을 통한 원격 조작 모드, 전동 모터의 구동을 정지시키는 스톱모드를 선택하여 조절할 수 있는 셀렉터레버를 포함하여 이루어지는 액추에이터의 기능 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

나아가 본 발명은 종래 코일 스프링 방식 또는 디스크 스프링 방식을 채용한 액추에이터보다 구조 설계를 단순화하여 제조 용이성 확보 및 제조 단가를 절감할 수 있도록 전동 모터의 회전축과 동반하여 회전하면서 길이방향으로 발생하는 압력 변화를 전달하는 중개로드와, 상기 중개로드의 압력 변화를 검출하는 로드셀과, 상기 로드셀에서 제공되는 압력값을 토대로 전동 모터의 회전 속도 및 토크를 조절하여 밸브의 개폐 상태를 제어하는 제어부로 구성된 제어수단을 포함하여 이루어지는 액추에이터의 기능 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

다음 본 발명은 밸브를 작동시키는 종동축의 회전 수 및 밸브의 개폐 상태를 실시간으로 감지하여 이를 제어할 수 있도록 중개부재에 의하여 종동축과 동반 회전하는 자성체가 구비된 피감지부재와, 상기 자성체에 인접 설치되고 자성체의 회전에 따른 위치 변위를 감지하는 센서를 구비한 감지부재로 구성되는 감지수단을 구비한 액추에이터의 기능 제어 시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은

웜기어를 갖는 회전축을 구비한 전동모터;

상기 웜기어와 연동하여 회전하는 웜휠에 의하여 위치가 변위되어 밸브를 개폐시키는 종동축; 및

상기 전동모터의 구동을 제어하는 제어부;를 포함하여 이루어지되,

상기 제어부는 상기 전동모터의 기본 구동 정보가 저장된 제1메인모듈과, 상기 전동모터의 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 정보가 저장된 제2메인모듈을 포함하는 메인기판과,

상기 메인기판에 탈부착할 수 있도록 구성되며, 추가 옵션 구동 기능에 대한 프로그램이 내장된 옵션모듈을 포함하는 교체보드를 포함하여 이루어짐으로써,

사용자는 별도의 설정 변경 없이 교체보드의 교체만으로 액추에이터의 추가 옵션 기능을 작동시킬 수 있는 것을 특징으로 한다.

또 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템에서 상기 제어부가 내장되는 하우징을 포함하고, 상기 하우징에는 상기 제어부와 연동되어 상기 밸브의 개폐 동작을 조절하는 개폐레버와, 상기 밸브에 대하여 상기 개폐레버를 통한 현장 조작 모드, 리모컨을 통한 원격 조작 모드, 상기 전동모터의 구동을 정지시키는 스톱 모드를 선택하여 조절할 수 있는 셀렉터레버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 상기 종동축의 회전수 및 상기 밸브의 개폐 상태를 감지하는 감지수단;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

나아가 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템에서 상기 전동모터의 회전 속도 및 토크를 제어하는 제어수단;을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 추가 옵션 기능을 실행하기 위해 별도의 업그레이드 또는 추가 프로그램 추가 설치할 필요 없이 추가 옵션 기능에 대한 실행 프로그램이 내장된 옵션보드를 장착하는 것만으로 이를 인식하여 자동으로 실행되기 때문에 매우 편리하다.

또 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 중개로드와 로드셀을 통하여 전동 모터의 회전축의 회전 속도 및 토크를 조절함으로써, 기존에 코일 스프링 방식 또는 디스크 스프링 방식을 채용한 액추에이터에 비하여 간단한 구조 설계가 가능하여 제작이 쉽고, 제조 단가를 절감할 수 있다.

또 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 액추에이터의 토크 변화값을 디지털화하여 제공하므로 전동 모터의 제어를 쉽고 정확하게 행할 수 있어, 유체의 조건 병화에 따라 액추에이터의 제어 조건을 다르게 함으로써, 설비에 미칠 수 있는 부적절한 영향을 최소화할 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 밸브 자체가 아닌 전동 모터의 제어를 통해 다양한 조건으로 설비 운전이 가능하여 조건 변화에 따른 최적의 제어 조건을 도출하여 사용할 수 있다.

한편 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 밸브의 개폐 동작을 조절하는 개폐레버와, 개폐레버를 통한 현장 조작 모드, 리모컨을 통한 원격 조작 모드, 전동 모터의 구동을 정지시키는 스톱 모드를 선택하여 조절하는 셀렉터레버를 도입함으로써, 액추에이터의 제어를 손쉽게 행할 수 있다.

나아가 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 중개로드가 로드셀의 감지부에 직접 접촉하여 설치되므로 정확한 압력 감지가 가능하고, 자성체를 통한 제어가 가능하므로 하우징을 분리했을 때 레버와 제어부를 연결하는 별도의 전선을 필요로 하지 않으므로 유지, 보수가 매우 용이하다.

또 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 많은 작동에도 불구하고 설비의 마모나 손상을 최소화함으로써, 사용 수명을 증대시키고, 특히 기계적인 마모에 의한 토크값의 변동이 없어 더욱 정확한 액추에이터의 작동을 보장할 수 있다.

도 1은 본 발명에 따른 액추에이터의 샘플 사진도.
도 2는 본 발명에 따른 액추에이터의 횡단면도.
도 3은 본 발명에 따른 액추에이터의 일부 종단면도.
도 4는 본 발명에 따른 제어수단을 발췌하여 도시한 단면도.
도 5는 본 발명에 따른 감지수단을 발췌하여 도시한 단면도.
도 6은 본 발명에 따른 하우징의 사시도.
도 7은 본 발명에 따른 컨트롤 보드 설치부의 단면도.
도 8 및 도 9는 본 발명에 따른 레버들을 설명하기 위한 도면들.

본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 형태를 가질 수 있는 바, 구현예(態樣, aspect)(또는 실시예)들을 본문에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 개시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

각 도면에서 동일한 참조부호, 특히 십의 자리 및 일의 자리 수, 또는 십의 자리, 일의 자리 및 알파벳이 동일한 참조부호는 동일 또는 유사한 기능을 갖는 부재를 나타내고, 특별한 언급이 없을 경우 도면의 각 참조부호가 지칭하는 부재는 이러한 기준에 준하는 부재로 파악하면 된다.

또 각 도면에서 구성요소들은 이해의 편의 등을 고려하여 크기나 두께를 과장되게 크거나(또는 두껍게) 작게(또는 얇게) 표현하거나, 단순화하여 표현하고 있으나 이에 의하여 본 발명의 보호범위가 제한적으로 해석되어서는 안 된다.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 구현예(태양, 態樣, aspect)(또는 실시예)를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.

본 출원에서, ~포함하다~ 또는 ~이루어진다~ 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.

다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가지고 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥 상 가지는 의미와 일치하는 의미를 가지는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.

본 명세서에서 기재한 ~제1~, ~제2~ 등은 서로 다른 구성 요소들임을 구분하기 위해서 지칭할 것일 뿐, 제조된 순서에 구애받지 않는 것이며, 발명의 상세한 설명과 청구범위에서 그 명칭이 일치하지 않을 수 있다.

본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템을 설명함에 있어 편의를 위하여 엄밀하지 않은 대략의 방향 기준을 도 3을 참고하여 특정하면, 중력이 작용하는 방향을 하측으로 하여, 보이는 방향 그대로 상하좌우를 정하고, 도 2를 참고하여 수동 전환 핸들이 위치하는 방향을 후방으로 하여 전후를 정하며, 다른 도면과 관련된 발명의 상세한 설명 및 청구범위에서도 다른 특별한 언급이 없는 한 이 기준에 따라 방향을 특정하여 기술한다.

이하에서는 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템을 첨부된 도면을 참조하여 설명하기로 한다.

우선 도 1 내지 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 액추에이터의 기능 제어 시스템은 크게 각 설치부를 갖는 본체(A) 및 상기 본체(A)에 설치되는 전동 모터(11), 각종 웜기어(13) 및 웜휠(21) 등으로 구성된 중개기어(G), 모드 전환수단(수동 자동 전환 레버(26) 및 제어부(31)를 구성하는 메인기판(32) 및 상기 본체(A) 케이스 외부에 배치되는 핸들(25)이 각각 배열되어 있는 형태이다.

상기 본체(A) 케이스는 좌측 모터 설치부(10)와, 우측 컨트롤 보드 설치부(30)와, 전방 단자 설치부(40)와, 하측 종방향으로 구비된 종동축 설치부(50) 및 상측 종방향으로 구비된 기어 설치부(20)가 상호 교차하여 연통된 형태로 제작된다.

우선 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 모터 설치부(10)에는 밸브(미도시)의 구동력을 전달하는 전동 모터(11)가 내장된다.

상기 전동 모터(11)는 구동 마그넷을 포함하는 고정자(11A)와, 종동마그넷과 일체로 형성되어 회전하는 회전자(11B)와, 이 회전자(11B)와 연결된 회전축(12)으로 구성되며, 상기 회전축(12)의 끝단부에는 웜기어(13)가 구비된다.

또 상기 전동 모터(11)는 써머스타트가 내장된 고효율, 고토크 출력 모터가 채용되는 것이 바람직하다.

이때 상기 모터 설치부(10)를 이루는 케이스(10A)는 전동 모터(11) 작동 시 고온 발생에 의한 고장을 방지하기 위하여 방열 효과를 극대화하기 위한 다수의 방열편(19)이 외주면에 돌출 형성되어 길이 방향을 따라 다열로 배열되는 것이 바람직하다.

그리고 도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 상기 상측 기어 설치부(20)에는 상기 웜기어(13)와 맞물리면서 회전하는 웜휠(21)과 이와 연동하는 감속기어(22)들로 구성된 각종 중개기어(G)가 설치된다.

상기 중개기어(G)는 중개축(23)을 통해 하측 종동축 설치부(50)에 설치되는 종동축(51; 도 3 참고)과 연결되고, 상기 종동축(51)은 본체(A) 외부의 밸브와 연동하여 밸브의 개폐가 이루어지도록 한다.

상기 중개축(23)에는 실용신안등록 제0415405호 또는 특허등록 제0501246호에서와 같이 수동 자동 전환 수단을 이루는 수동 자동 전환 레버(26), 클러치(26A) 그리고 수동 핸들(25)을 포함하고,

상기 전환 레버(26)는 상기 중개축(23)에 배열된 상기 클러치(26A)를 진퇴시켜 상기 핸들(25)의 핸들축(25A; 핸들축과 중개축을 별도의 도면 부호로 각각 지칭하고 있으나, 이는 종동축(51)의 회전을 위하여 전동모터(11)의 회전축(12)을 전달하는 부재로써, 별도의 클러치 수단(미표기)을 통해 동반 또는 별도 회전을 하는 동일한 축부재로써, 제작 형태에 따라 하나의 부재 또는 복수의 부재가 결합된 형태로 구현될 수 있으며, 종동축에 회전력을 전달한다는 점에서 본질적으로 동일한 개념이다.)에 배열된 다른 클러치(도면에서는 감속기어(22))와 맞물리게 하거나 상호 분리시키는 역할을 하고,

또 구체적으로 도시되지는 않았으나 공지된 요크어셈블리가 상기 클러치 사이에 배열되어 있어 상기 클러치에 개재된 코일스프링의 탄성에 의하여 상호 분리되어 자동 동작 모드로 자동으로 복귀되도록 하는 역할을 할 수 있는데,

이와 관련된 공지된 구성과 메커니즘에 대한 상세한 설명은 본 명세서에서는 생략한다.

한편 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 전방 단자 설치부(40)에는 제어용 단자대와 전원용 단자대(도면에서는 하나의 단자대(41)가 대표적으로 도시됨.)가 설치되며, 단자 설치부(40)를 개폐시키는 커버(40A)는 오링을 통해 2중 밀폐되는 것이 바람직하다.

상기 단자대(41)는 52 핀 또는 75핀 단자대가 사용될 수 있으며, 외부 결선에 의한 손상을 방지할 수 있도록 견고성을 증대시키기 위하여 러그를 사용하여 볼트 결합되는 것이 바람직하다.

또 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 전방 단자 설치부(40)를 이루는 케이스의 일측에는 내부와 연통된 전선 인입구(43)가 구비되어 있다.

그리고 상기 단자 설치부(40)를 이루는 케이스 타측에는 배터리 홀더(42)가 구비되어 배터리가 장착된다.

다음 상기 우측 컨트롤 보드 설치부(30)는 액추에이터의 구동을 제어하기 위한 제어부(31)를 구성하는 메인기판(32)과 센싱보드(33)가 설치된다.

상기 메인기판(32)과 센싱보드(33)는 각종 소자가 장착된 피씨비 기판으로 구성되며, 각 기판이 소정 간격으로 이격하여 설치되기 위한 고정봉(34)이 컨트롤 보드 설치부(30) 내부에 길이방향으로 복수개 배열되어 있는 형태이다.

이어서 상기 하측 종동축 설치부(50)는 끝단부에 볼트 결합을 위한 지지부(53)가 구비되며, 상기 지지부(53)를 액추에이터가 설치되는 설치대상에 결합하면서 상기 종동축(51)이 설치대상에 구비된 밸브에 정적으로 결합되어 있는 형태이다.

본 발명의 액추에이터 시스템이 설치되는 설치대상의 밸브는 밸브의 종류에 따라 다회전용(Multi-Turn), 90˚회전용(Quarter-Turn), 수직용(Linear) 등으로 구분될 수 있고, 밸브의 형태에 따라 볼, 버터플라이 플러그 밸브 등을 통해 설치대상의 유체 흐름을 제어, 개폐하는 기능을 갖는다.

본 발명에서 상기 전동 모터(11)의 동력은 회전축(12)에서 출발하여, 상기 회전축(12)의 외주면에 형성된 웜기어(13)와 맞물리는 웜휠(21)이 선회됨에 따라 상기 웜휠(21)과 결합된 감속기어(들)(22)가 연동하여 회전되고, 감속기어(22)의 회전이 상기 중개축(23)과 종동축(51)을 거쳐 밸브를 개폐가 이루어진다.

상기 웜기어(13)는 상기 회전축(12)에 결합되어 있고, 상기 웜휠(21)과 감속기어(22)는 중개축(23)에 배열되어 있으며, 상기 종동축(51)은 상기 중개축(23)과 연결되어 있는 형태이나,

이러한 특정 중개기어(G)의 형태는 전동 모터(11)의 동력을 최종적으로 밸브로 전달할 때 적절한 방향전환과 회전속도의 증감(통상적으로는 감속)을 위한 것이어서, 도시된 바와 달리 통상의 기술자가 다양한 교차축기어, 엇갈림축기어, 그리고 평행축기어를 취사 선택하여 조합하여 변형할 수 있는 것이므로 이에 의하여 본 발명이 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 제어부(31)는 상기 전동 모터(11)의 기본 구동 정보가 저장된 제1메인모듈(미도시)과, 상기 전동 모터(11)의 추가 옵셩 구동 기능에 대한 실행 정보가 저장된 제2메인모듈(미도시)을 포함하는 메인기판(32)과,

상기 메인기판(32)에 탈부착할 수 있도록 구성되며, 추가 옵션 기능에 대한 프로그램에 내장된 옵션모듈을 포함하는 교체보드(미도시)를 포함하여 이루어진다.

따라서 사용자는 별도의 설정 변경 없이 교체보드의 교체만으로 액추에이터의 추가 옵션 기능을 작동시킬 수 있게 된다.

즉, 상술한 전동 모터(11)의 회전 속도 및 토크 등을 제어하는 기본 구동 정보가 제1메인모듈에 저장되어 기본 구동 프로그램에 따라 사용자가 설정한 조건을 토대로 상기 전동 모터(11)가 구동되는데,

기본 구동 외에 별도의 추가 옵션 구동 기능이 필요할 경우 메인기판(32)의 교체 또는 추가 옵션 구동 기능에 대한 프로그램을 별도로 재설정할 필요 없이 옵션보드를 메인기판(32)에 장착함으로써, 추가 옵션 구동 기능이 구현되도록 하는 것이다.

예를 들어 상술한 바와 같이, 밸브의 작동을 3단계로 나누어 구동시키는 방식을 기본 구동 방식이라 할 때 사용자는 3단계 기본 구동 방식에 맞춰 전동 모터(11)의 회전수 및 토크를 설정하여 액추에이터가 작동되도록 할 수 있는데,

액추에이터의 사용 장소, 설비의 목적 및 현장 조건에 따라 밸브의 작동을 5단계 또는 그 이상의 단계로 나누어 세부적으로 조절할 필요가 있을 경우 해당 간계 조절 기능을 갖는 액추에이터를 구매하여 사용하는 것이 아니라 본 발명의 액추에이터 시스템을 구매하고, 별도의 옵션보드만을 구매하여 메인기판(32)에 장착함으로써, 사용자의 편리를 도모하고, 제작자는 동일한 생산라인을 통해 다양한 추가 옵션 구동 기능을 갖는 액추에이터 시스템을 생산하여 제공할 수 있으므로 제조 단가 절감 및 구매자의 구매 촉진을 유도할 수 있게 된다.

특히, 현장 요건이 변화함에 따라 메인기판(32)의 추가 옵션 기능에 대한 업그레이드가 필요할 경우 이에 따른 옵션보드만을 재구매하거나, 업그레이드하여 바로 장착하여 사용할 수 있게 되므로 다양한 현장 조건에 맞는 액추에이터의 제어를 쉽고 편리하게 수행할 수 있게 된다.

한편 도 3, 도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 밸브의 개폐를 제어하는 제어부(31)를 작동시키기 위한 수단으로써, 상기 하우징(35)에 상기 제어부(31)와 연동되어 상기 밸브의 개폐 동작을 조절하는 개폐레버(36)와,

상기 밸브에 대하여 상기 개폐레버(36)를 통한 현장 조작 모드, 리모컨을 통한 원격 조작 모드, 상기 전동 모터(11)의 구동을 정지시키는 스톱 모드를 선택하여 조절할 수 있는 셀렉트(select) 레버(37)를 포함하여 이루어진다.

상기 셀렉트 레버(37)를 통해 현장 조작 모드를 선택할 경우, 사용자는 상기 개폐레버(36)를 통해 밸브의 개방 또는 폐쇄를 현장에서 직접 결정하여 전동 모터(11)를 통해 자동으로 밸브의 개폐가 이루어지도록 할 수 있으며,

또한 상기 수동 자동 전환 수단을 작동하여, 개폐밸브가 아닌 수동 핸들(25)을 통해 수동으로 밸브의 개폐가 이루어지도록 할 수 있다.

그리고 상기 셀렉트 레버(37)를 통해 원격 조작 모드를 선택할 경우 사용자는 리모컨(미도시)을 이용하여 밸브의 개방 또는 폐쇄를 결정하여 전동 모터(11)를 통해 자동으로 밸브의 개폐가 이루어지도록 할 수 있다.

또 상기 셀렉트 레버(37)를 통해 스톱 모드를 선택할 경우 액추에이터의 가동을 정지시키는 것 또한 가능하다.

이때 상기 리모컨은 상기 디스플레이부에 표시되는 실제 압력을 리모컨에도 동시에 표시되도록 하며, 상기 전동 모터(11)의 회전속도 및 토크를 사용자가 직접 조절할 수 있는 기능을 갖는다.

또 도시되지 않았으나 상기 하우징(35)에는 별도의 전동 모터(11) 제어 패널을 더 구비하여, 현장에서도 전동 모터(11)의 제어를 직접 행할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

한편 상기 제어부(31)는 상기 전동 모터(11)의 제어를 위한 각종 소자가 실장된 메인기판(32)과, 센싱보드(33)와, 트랜스포머 등의 각종 부품부(편의상 개별 부품을 생략함)로 구성되며 하우징(35)에 의하여 보호되고, 상기 하우징(35)의 우측면쪽에는 외부와 하우징(35) 내부를 습기로부터 차단하기 위한 격판(35')이 구비되어 있다.

상기 격판(35') 외측에는 상기 레버들(36)(37)을 위한 장착부(35A)(35B)가 내측으로 함몰 형성되고, 상기 레버들은 장착부에 구비된 축설부에 축핀을 통해 결합하여 회전함으로써, 밸브의 조작 및 조작 모드 선택이 이루어진다.

상기 각 레버들(36)(37)은 외부로 노출된 몸체(36A)(37A), 상기 몸체의 내측면에 구비되어 몸체의 회전에 따라 연동되는 자성체(36a)(37a), 그리고 상기 몸체에 탄성을 제공하는 탄성체(36D)(37d)로 이루어진다.

그리고 제어부(31)의 센싱보드(33)가 상기 격판(35')의 내면에 인접하도록 장착됨으로써, 상기 레버들(36)(37)과 연동하는 자성체(36a)(37a)의 위치가 변위됨에 따라 상기 센싱보드(33)의 센서(33a)(33b)들이 각각 작동하여, 상기 밸브의 개폐 동작 및 밸브의 조작 모드가 선택된다.

즉, 상기 개폐레버(36)의 몸체(36A)를 회전시킴에 따라 자성체(36a)가 연동되어, 상기 격판(35') 내측에 구비된 센싱보드(33)의 센서(33a)에 근접하게 되면, 이를 센서가 감지하여 해당 개폐 신호를 인가하여 밸브의 개폐를 위한 전동 모터(11)의 정, 역회전이 이루어지며, 이러한 구성은 상기 셀렉트 레버(37)에도 동일하게 적용된다.

상기 센서는 편의상 간략하게 도시되었으나, 전자적으로 다양한 형태로 변형되어 구현될 수 있다.

특히 상기 개폐레버(36)에서 상기 몸체(36A)의 두 위치와, 상기 셀렉트 레버(37)에서 몸체(37A) 세 위치에는 각각의 센서(33a)(33b)가 구비되어 있으며, 상기 몸체의 안정된 선회를 위하여 축핀이 축설부에 함몰된 형태로 구비되어 있고, 레버들(36)(37)의 복원력 보장을 위하여 상기 축핀에는 탄성체가 구속된 형태로 구비되어 레버들(36)(37)의 몸체 회전 시 일정 각도 이상 회전을 하게 되면 다음 위치로 몸체가 자동으로 회전하게 된다.

한편 상기 셀렉트 레버(37) 일측에는 락킹부재(37c)가 하우징(35)에 대하여 회동되도록 설치되어 셀렉트 레버(37)의 위치를 구속, 고정하도록 한다.

상기 셀렉트 레버(37)의 경우 개폐레버(36)와 달리 액추에이터의 각 조작 모드를 결정하는 부재로써, 사용자가 필요로 하지 않는 모드로 오작동되는 것을 방지하기 위한 구성이다.

한편 상기 개폐레버(36)의 경우 현장 조작 모드에서만 사용되는데, 이때에도 사용자가 원하지 않음에도 불구하고 외부 요인에 의하여 개폐레버(36)의 몸체(36A)가 회전하여 밸브의 개폐 작동이 이루어질 수 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 상기 개폐레버(36)에 작동 안전 수단(36C)을 도입하여, 의도치 않은 밸브의 작동이 발생하는 것을 방지하였다.

도 8에 도시된 바와 같이, 상기 개폐레버(36)의 작동 안전 수단(36C)은 상기 개폐레버(36)의 축핀(36B) 외주면에 돌출 형성된 구속돌출부(36b)와, 상기 개폐레버(36)의 장착부(35A)의 축설부(35a) 내측면에 형성된 안내홈(35c)으로 구성되어 상기 개폐레버(36)를 외측 방향으로 잡아 당겨 상기 구속돌출부(36b)가 상기 안내홈(35c)에서 이탈된 후 회전이 이루어지도록 할 수 있다.

이때 상기 구속돌출부(36b)는 상기 개폐레버(36)의 축핀(36B)에 일부가 삽입되며 결합된 볼베어링(36b)과, 상기 볼베어링(36b) 내측에 구비되어 외측 방향으로 탄성력을 발휘하는 제1코일스프링(36c)으로 구성될 수 있다.

이때 상기 볼베어링(36b)은 내측 방향 가압이 이루어지더라도 개폐레버(36)의 축핀(36B) 내부로 완전 삽입되지 않도록 구비되어 볼베어링(36b)이 안내홈(35c)에서 이탈되지 않은 상태에서 개폐레버(36)의 회전이 이루어지는 것을 방지한다.

또 상기 개폐레버(36)의 몸체(36A)를 잡아당기면 상기 볼베어링(36b)은 상기 안내홈(35c)에서 이탈되면서, 외측으로 일부 돌출된 후 몸체(36A) 회전 시 축설부(35a) 내측면에 대하여 베어링 기능을 하게 된다.

한편 도 8의 [B] 하측에 도시된 장착부(35a)의 부분 확대도에 도시된 바와 같이, 상기 개폐레버(36)의 장착부(35A)의 축설부(35a) 내측면에는 상기 안내홈(35c)의 상측 끝단부와 연결되어 상향 경사진 경사면(35d)을 포함하고, 상기 경사면(35d)의 끝단부에는 수평면(35e)이 형성된다.

따라서 상기 개폐레버(36)의 몸체(36A)를 잡아당긴 후 어느 한 방향(밸브의 개폐 어느 일방향)으로 회전시키게 되면 상기 볼베어링(36b)이 상기 경사면(35d)을 타고 올라가게 되고, 이때 상기 경사면(35d)과 상기 수평면(35e)의 연결부는 개폐레버(36)의 개방 도는 폐쇄 선택 위치(S1)에 구비되어 사용자가 개폐레버(36)를 파지하고 있는 상태에서 센싱보드(33)의 해당 센서(33b)가 자성체(37a)를 감지하여 해당 동작을 수행하게 된다.

이때 장시간 밸브의 개폐 동작이 필요할 경우 사용자는 개폐레버(36)의 몸체(36A)를 개폐 선택 위치를 지나치도록 계속 회전시키면, 상기 볼베어링(36b)이 탄지되면서 상기 수평면(35e)에 지지되어 개폐레버(36)가 임시 고정되어 사용자가 개폐레버(36)에서 손을 떼어도 밸브의 작동이 유지된다.

이때 도면에 도시되지 않았으나, 상기 경사면(35d)과 수평면(35e)의 연결부에는 경사각이 다른 단턱부(미도시)를 구비하여 상기 볼베어링(36b)이 상기 단턱부에 위치하였을 때 볼베어링(36b)이 탄지되어 사용자가 이를 인지함으로써, 그 상태에서 개폐레버(36)를 계속 유지하여여 밸브의 개폐가 이루어지도록 한다.

또 사용자가 볼베어링(36b)이 탄지된 것을 인지한 후 사용자가 계속 가압하여 개폐레버(36)를 회전시키면 볼베어링(36b)의 탄성력에 의하여 단턱부를 지나 수평면(35e)에 지지되어 사용자가 손을 떼어도 밸브의 작동이 계속된다.

그리고 밸브의 작동을 멈출 경우 사용자는 복귀 방향을 향하여 개폐레버(36)를 가압하여 일부 회전시키면 상기 볼베어링(36b)이 상기 단턱부를 지나 다시 경사면(35d)에 도달하게 되고 이때 안내홈(35c)을 향해 하측으로 경사진 경사면(35d)과, 개폐레버(36)의 회전 복귀를 수행하하도록 하측 방향으로 탄성력을 발휘하는 탄성체(36D)의 탄성력에 의하여 개폐레버(36)가 자동으로 복귀되면서 상기 볼베어링(36b)이 상기 안내홈(35c)으로 안내, 삽입되어 밸브의 작동이 정지되도록 할 수 있다.

나아가 도 9에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 셀렉트 레버(37)에 시간 조절 수단(37C)을 도입하여, 각 모드 실행 시 일정 시간이 지난 후에 비활성 모드 즉, 셀렉트 레버(37)에 의한 모드 선택이 해제되어 자동 재개 모드(셀렉트 레버(37)의 몸체(37A)의 각 모드 조절부가 선택 위치(S2) 즉, 모드 선택의 자성체(37a)가 센싱보드(33)의 센서(33b) 위치로 회전되지 않은 상태로써, 센서에 의하여 모든 자성체가 감지되지 않을 경우 제어부(31)가 최초 설정된 조건으로 전동모터(11), 즉 밸브의 개폐를 재개시켜 액추에이터의 가동이 이루어지는 모드)가 실행되어 액추에이터가 자동으로 가동되도록 할 수 있다.

특히, 현장 조작 모드의 경우 특별한 이상이 발생하였을 때 현장에서 개폐 레버(36)를 통해 밸브를 직접 작동시키는 것이 보통인 바, 이상 상황이 종료되었음에도 불구하고, 실수로 계속하여 현장 조작 모드가 유지될 경우 액추에이터의 가동이 재개되지 않을 수 있는 문제점이 있다.

이에 본 발명은 시간 조절 수단(37C)을 통해 자동으로 액추에이터의 가동 재개가 이루어지도록 하였다.

본 발명의 시간 조절 수단(37C)으로써, 상기 셀렉트 레버(37)의 축핀(37B) 둘레에 결합되어 자동 재개 모드 위치로 셀렉트 레버(37)를 회전시키는 태엽(37b)을 포함하여 이루어진다.

도 9의 [B], [C]에 도시된 바와 같이, 상기 셀렉트 레버(37)는 현장 조작 모드 선택 시 몸체를 일방향으로 회전시켜 모드 선택이 이루어지도록 하고, 이때 상기 태엽(37b)은 모드 선택 비활성 위치 방향으로 탄성력을 발휘하여 소정 시간(예를 들어 1분)동안 현장 조작 모드가 선택된 후 시간이 지나면 자동으로 복귀하여 액추에이터의 가동이 자동으로 재개되도록 할 수 있다.

설명의 편의를 위하여 도 9의 [B], [C]에서 태엽(37b)를 확대하여 과장되게 도시하였다.

또한 도 9의 [D]에 도시된 바와 같이, 상기 셀렉트 레버(37)의 시간 조절 수단(37C)으로써, 상기 셀렉트 레버(37)의 몸체(37A) 하부에 돌출돌기(37c)가 구비되고, 셀렉트 레버(37)의 장착부(35B)의 축설부(35b) 상측면에 상기 돌출돌기(37c)가 삽입되는 걸림홈(35f)을 구비하여, 현장 조작 모드 선택 시 몸체(37A)를 회전시켜 모드 선택이 이루어지도록 한 후, 상기 돌출돌기(37c)를 상기 걸림홈(35f)에 삽입되도록 회전시키면, 상기 돌출돌기(37c)가 상기 걸림홈(35f)에 삽입되어 현장 조작 모드 선택이 고정되도록 할 수 있다.

이때에도 현장 조작 모드가 장시간 유지되면 액추에이터의 자동 재개가 이루어지지 않으므로, 상기 셀렉트 레버(37)의 축핀(37B) 둘레에는 장착부(35B) 외측 방향으로 탄성력을 발휘하는 제2코일스프링(37d)이 개재되어 일정 시간(예를 들어 30분)이 지나면 몸체(35A)의 돌출돌기(37c)가 상기 걸림홈(35f)에서 이탈되어 원상 복귀 된 후 상기 태엽(37b)에 의하여 자동으로 복귀하여 액추에이터의 가동이 자동으로 재개되도록 하는 것이 바람직하다.

한편 본 발명은 도 2 및 도 상기 전동 모터(11)의 회전 속도 및 토크를 제어하는 제어수단(15)을 포함하여 이루어진다.

상기 제어수단(15)은 상기 회전축(12)과 동반회전하면서 회전축(12)의 길이방향으로 발생하는 압력 변화를 전달하는 중개로드(16)와,

상기 중개로드(16)의 압력 변화를 검출하는 로드셀(17)과,

상기 로드셀(17)에서 검출된 압력값을 제공하며, 전달된 압력값을 토대로 상기 전동 모터(11)의 회전 속도 및 토크를 조절하여 밸브의 개폐 상태를 제어하는 제어부(31; 도 1, 도 2 참고)를 포함하여 이루어진다.

상기 중개로드(16)와 로드셀(17)은 상기 회전축(12)에 배치되며, 상기 제어부(31)는 상기 컨트롤 보드 설치부(30)에 피씨비 기판 형태로 배치되어 상기 로드셀(17)과 전기적으로 연결된다.

이는 설치대상을 유동하는 유체의 흐름 조건에 따라 상기 종동축(51)(밸브)에 가해지는 저항에 의하여 전동 모터(11)의 회전축(12)에 가해지는 압력값을 직접 검출하여 제공함으로써, 전동 모터(11)의 회전 속도 및 토크를 직접 조절하여 유체의 조건 변화에 따른 전동 모터(11)의 최적의 구동 조건으로 액추에이터를 가동함으로써, 액추에이터 시스템 전체에 영향을 미치는 과부하 등의 영향을 최소화하기 위한 구성이다.

즉, 상기 밸브의 개폐를 위하여 상기 전동 모터(11)가 구동하여 상기 회전축(12)이 정, 역회전할 때 밸브(미도시), 종동축(51), 중개축(23), 감속기어(22)로 순차적으로 전달되는 압력 저항을 실질적으로 검출하여 전동 모터(11)의 회전 조건을 제어함으로써, 설비 가동 중에도 가동 속도의 변화를 가능하게 한다.

이를 위하여 상기 로드셀(17)은 상기 회전축(12)이 관통하도록 상기 전동 모터(11)에 고정 설치되며, 상기 중개로드(16)는 상기 로드셀(17)의 감지부에 접촉하여 설치된다.

상기 로드셀(17)은 상기 회전축(12)을 감싸는 모터 하우징에 볼트 결합되어 고정되며, 로드셀(17) 자체에서 압력 검출이 이루어지거나, 압력을 검출하기 위한 압력 검출기(미도시)가 로드셀(17)의 좌측면에 별도로 장착되어 구성될 수 있다.

따라서 회전축(12)이 정, 역회전 할 때, 상기 웜휠(21)과 웜기어(13)를 통해 전달된 압력 변화에 따라 회전축(12)의 길이방향 즉, 좌우측 방향으로 발생하는 압력 변화를 감지함으로써, 전동 모터(11)에 실질적으로 가해지는 부하를 검출하여 전동 모터(11)의 토크값을 제어할 수 있게 된다.

즉, 상기 웜휠(21)(종국적으로는 종동축(51))의 정, 역회전 시 웜기어(13)에는 압력 변화가 회전축(12)의 길이방향을 따라 발생하게 되는데, 상기 중개로드(16)가 상기 회전축(12)과 동반하여 회전하면서 압력 변화에 따라 회전축(12)의 길이방향으로 미세하게 압력 변위(회전 방향에 대향하는 반대방향으로 쏠리는 힘; 위치 변위)가 발생하면서 이를 고정된 로드셀(17)이 검출하여 계량화된 압력값을 사용자에게 직접 제공할 수 있게 되고,

따라서 이러한 압력값을 토대로 상기 제어부(31)를 제어하여 전동 모터(11)의 회전 속도 및 토크를 결정함으로써 최적의 조건 하에서 설비의 가동이 이루어지게 된다.

이에 따라 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 상기 컨트롤 보드 설치부(30)에는 상기 제어부(31)와 연결된 디스플레이 패널(38A)이 더 구비되며, 상기 디스플레이 패널(38A)은 컨트롤 보드 설치부를 덮는 하우징(35)에 구비되는 투시창(38)을 통해 실제 압력(토크값)을 디지털화하여 사용자에게 제공할 수 있다.

이러한 압력 검출을 통한 전동 모터(11)의 제어는 예를 들어 밸브가 완전히 닫힌 상태에서 밸브의 위치가 0~25% 구간동안 전동 모터(11)의 회전 속도를 50%, 토크를 150%(최저 속도 및 최고 토크)로 가동되도록 한 다음,

부하가 크지 않은 밸브 의치가 25~75%의 구간동안 전동 모터(11)의 회전 속도를 150%, 토크를 50%(최고 속도 및 최저 토크)로 가동되도록 하고,

다시 밸브의 위치가 75~100% 구간동안 전동 모터(11)의 회전 속도를 100%, 토크를 100%(정상 속도 및 정상 토크)로 가동하는 방식 등 다양한 제어 조건을 맞춰 액추에이터의 가동이 이루어지게 할 수 있다.

이는 종래 기술에 따른 액추에이터들이 기계적 결합 구조를 통한 압력 검출 방식 또는 밸브 자체의 다른 구성을 통해 유체 압력을 검출하는 방식을 채용하는데 비하여, 본 발명은 전동 모터(11)에 직접 가해지는 압력 변화를 실질적으로 검출하여 이를 토대로 액추에이터의 토크를 제어함으로써, 보다 최적의 가동 조건을 제공할 수 있게 된다.

이어서 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명은 상기 종동축(51)의 회전수 및 상기 밸브의 개폐 상태를 감지하는 감지수단(60)을 포함하여 이루어진다.(도면에 도시되지 않은 구성은 도 2 참고)

상기 감지수단(60)은 상기 종동축 설치부(50) 일측에 구비되는데, 상기 감지수단(60)은 중개부재(61)에 의하여 상기 종동축(51)과 동반하여 회전하는 자성체(65a)(65b)가 구비된 피감지부재(65)와,

상기 자성체(65a)(65b)와 인접하게 설치되고, 상기 자성체(65a)(65b)의 회전에 따른 위치 변위를 감지하는 센서(미도시)를 구비한 감지부재(66)를 포함하여 이루어진다.

도면에서는 상기 피감지부재(65)가 상기 회전축(12)에 결합된 감속기어(22)와 결합되어 동반 회전하는 것으로 도시되어 있으나, 상기 종동축(51)의 회전은 상기 중개축(23), 감속기어(22) 등 전동 모터(11)의 회전을 전달하는 모든 부재가 동반하여 이루어지는 것으로 구체 위치의 구성에 따라 본 발명의 본질이 달라지지 않는다.

따라서 상기 피감지부재(65)의 자성체(65a)(65b)의 회전에 따라 상기 감지부재(66)의 센서가 위치 변위를 감지하여 종동축(51)의 회전 수, 회전 속도를 상기 제어부(31)에 전달하게 되고, 이렇게 전달된 종동축(51), 즉 밸브의 개폐 상태 정보는 상기 디스플레이 패널(38A)을 통해 표시되어 이를 토대로 사용자는 제어부(31)를 제어하여 상기 전동 모터(11)의 회전 속도 및 토크를 조절하여 밸브의 개폐 상태를 제어하게 된다.

이때 상기 종동축(51)의 회전 동력 전달의 확실성을 위해서 상기 중개부재(61)는 상기 종동축(51)에 구비된 제1베벨기어(62)와, 일측에 상기 제1베벨기어(62)와 치합되어 회전하는 제2베벨기어(63)를 구비하고 타측에 상기 피감지부재(65)가 구비된 중개봉(64)으로 구성된다.

따라서 상기 종동축(51)의 횡방향 회전에 따라 상기 베벨기어들(62)(63)에 의하여 중개봉(64)은 종방향 회전을 하게 되고 이렇게 중개봉(64)이 회전하면서 피감지부재(65)에 구비된 자성체(65a)(65b)가 동반 회전하게 되고, 자성체(65a)(65b)의 회전 위치 변위, 속도 등을 상기 감지부재(66)의 센서가 감지하여 종동축(51)의 회전 속도 등을 파악하여 밸브의 개폐 상태 정보를 전달하게 된다.

상기 감지부재(66)는 별도로 본체(A)에 설치될 수 있을 뿐만 아니라, 상기 제어부(31)를 구성하는 메인기판(32)에 장착되는 형태로 구비될 수 있으며, 자력을 통해 센서의 감지가 이루어지므로 전원이 공급되지 않아도 밸브의 위치를 정확하게 저장하여 사용자에게 제공하는 것이 가능하다.

종래 기술에 따른 액추에이터는 밸브에 구비된 리미트 스위치 방식을 통한 밸브의 위치 검출 방식을 채용하고 있으나, 본 발명은 자력을 이용한 위치 검출 방식을 채용하여 밸브의 완전 닫힘/ 완전 열림/ 개폐중 밸브 위치의 정밀 검출이 가능하며, 사용되는 부품의 수를 줄임으로써, 액추에이터 시스템의 소형화 및 제조 단가 절감, 제조 용이성 확보가 가능하며 고장 수리 등 설비의 유지 보수에 용이하며 기계적 마모를 줄여 사용 수명이 길다.

또 본 발명의 자성체(65a)(65b)는 N극와 S극의 자석 다수가 상호 교차 배열되어 구성되어 피감지부재(65)의 센서가 자력의 변위를 검출하여 밸브의 개폐 상태 및 위치를 검출하게 되므로 정밀 위치 조절이 가능해진다.

N극과 S극의 자석 다수가 상호 교차 배열된 자성체(65a)(65b)의 형태는 각 극성에 따른 자석 다수가 원형으로 교차 배열된 형태 또는 각 극성이 교차 배열된 원형 자석의 형태로 구현 가능하다.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 특정 형상과 구조를 갖는 액추에이터을 위주로 설명하였으나 본 발명은 당업자에 의하여 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능하고, 이러한 수정, 변경 및 치환은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.

A : 본체
10 : 모터 설치부 11 : 전동모터
12 : 회전축 13 : 웜기어
15 : 제어수단 16 : 중개로드
17 : 로드셀
20 : 기어 설치부 21 : 웜휠
22 : 감속기어 23 : 중개축
25 : 수동 핸들 26 : 수동 자동 전화 레버
30 : 컨트롤 보드 설치부 31 : 제어부
32 : 메인기판 33 : 센싱보드
34 : 고정봉 35 : 하우징
35A : 격판 36 : 개폐레버
37 : 셀렉트 레버 36a, 37a : 자성체
38 : 투시창
40 : 단자 설치부 41 : 단자대
42 : 배터리 홀더 43 : 전선 인입구
50 : 종동축 설치부 51 : 종동축
60 : 감지수단 61 : 중개부재
62 : 제1베벨기어 63 : 제2베벨기어
64 : 중개봉 65 : 피감지부재
66 : 감지부재

Claims (4)

1. 웜기어(13)를 갖는 회전축(12)을 구비한 전동모터(11);
   상기 웜기어(13)와 연동하여 회전하는 웜휠(21)에 의하여 위치가 변위되어 밸브를 개폐시키는 종동축(51); 및
   상기 전동모터(11)의 구동을 제어하는 제어부(31);를 포함하여 이루어지되,
   상기 제어부(31)는 상기 전동모터(11)의 기본 구동 정보가 저장된 제1메인모듈과, 상기 전동모터(11)의 추가 옵션 구동 기능에 대한 실행 정보가 저장된 제2메인모듈을 포함하는 메인기판(32)과,
   상기 메인기판(32)에 탈부착할 수 있도록 구성되며, 추가 옵션 구동 기능에 대한 프로그램이 내장된 옵션모듈을 포함하는 교체보드를 포함하여 이루어짐으로써,
   사용자는 별도의 설정 변경 없이 교체보드의 교체만으로 액추에이터의 추가 옵션 기능을 작동시킬 수 있고,
   상기 제어부(31)가 내장되는 하우징(35)을 포함하고,
   상기 하우징(35)에는 상기 제어부(31)와 연동되어 상기 밸브의 개폐 동작을 조절하는 개폐레버(36)와,
   상기 밸브에 대하여 상기 개폐레버(36)를 통한 현장 조작 모드, 리모컨을 통한 원격 조작 모드, 상기 전동모터(11)의 구동을 정지시키는 스톱 모드를 선택하여 조절할 수 있는 셀렉트레버(37)를 포함하여 이루어지고,
   현장 조작 모드에서 상기 개폐레버(36)의 회전을 제한하여 밸브가 의도치 않게 개폐 작동되는 것을 방지하는 작동 안전 수단(36C)을 포함하고,
   상기 작동 안전 수단(36C)은 개폐레버(36)의 축핀(36B) 외주면에서 탄성 지지되는 볼베어링(36b)과, 상기 하우징(35)에서 개폐레버 장착부(35A)의 축설부(35a) 내측면에 형성되어 상기 볼베어링(36b)이 삽입되는 안내홈(35c)과, 상기 안내홈(35c)의 상측 끝단부와 연결되어 상향 경사진 경사면(35d)과, 상기 경사면(35d)의 끝단부와 연결된 수평면(35e)과, 상기 개폐레버(36)의 축핀에 구비되어 개폐레버(36)를 하측 방향으로 탄성 지지되도록 하는 탄성체(36D)을 포함하여 이루어져,
   상기 개폐레버(36)의 몸체(36A)를 잡아당긴 후 어느 한 방향으로 회전시키면 상기 볼베어링(36b)이 상기 안내홈(35c)에서 이탈하여 상기 경사면(35d)을 타고 올라가서 상기 수평면(35e)에 지지되어 상기 개폐레버(36)가 임시 고정되는 것을 특징으로 하는 액추에이터의 기능 제어 시스템.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 종동축(51)의 회전수 및 상기 밸브의 개폐 상태를 감지하는 감지수단(60);을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터의 기능 제어 시스템.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 전동모터(11)의 회전 속도 및 토크를 제어하는 제어수단(15);을 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터의 기능 제어 시스템.
4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 셀렉트레버(37)는 모드 실행 시 일정 시간이 지난 후에 전동모터(11)가 자동으로 구동 재개되도록 하는 시간 조절 수단(37C)을 포함하고,
   상기 시간 조절 수단(37C)은 상기 셀렉트레버(37)의 축핀(37B) 둘레에 결합되어 자동 재개 모드 위치로 셀렉트레버(37)를 회전시키는 태엽(37b)을 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 액추에이터의 기능 제어 시스템.

Images