KR101475337B1 - Valve actuator device including torque sensor unit - Google Patents

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KR101475337B1
KR101475337B1 KR1020140047566A KR20140047566A KR101475337B1 KR 101475337 B1 KR101475337 B1 KR 101475337B1 KR 1020140047566 A KR1020140047566 A KR 1020140047566A KR 20140047566 A KR20140047566 A KR 20140047566A KR 101475337 B1 KR101475337 B1 KR 101475337B1
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강두화
이영준
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(주)에너토크
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Abstract

본 발명의 밸브 액추에이터 장치는 구동력을 발생하며 모터 축을 구비하는 모터, 밸브에 연결되는 종동 축, 상기 모터 축과 상기 종동 축을 연결하는 중간 축에 설치되며, 상기 중간 축에 작용하는 스러스트 하중을 측정하는 토크 센서부를 포함할 수 있다.A valve actuator device of the present invention is a valve actuator device that generates a driving force and is provided on a motor having a motor shaft, a driven shaft connected to a valve, an intermediate shaft connecting the motor shaft and the driven shaft, And a torque sensor unit.

Description

토크 센서부를 포함하는 밸브 액추에이터 장치{VALVE ACTUATOR DEVICE INCLUDING TORQUE SENSOR UNIT}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a valve actuator unit including a torque sensor unit,

본 발명은 밸브를 동작시키는 밸브 액추에이터에 관한 것으로서, 구체적으로 토크 센서부를 포함하는 밸브 액추에이터에 관한 것이다.
The present invention relates to a valve actuator for operating a valve, and more particularly to a valve actuator including a torque sensor portion.

밸브 액추에이터는 정상 운전시 모터나 유압에 의하여 동작되고 비상 운전시 사람의 힘으로도 동작시킬 수 있는 것으로서, 밸브에 구동력을 제공하여 밸브를 개폐하는 장치이다.The valve actuator is operated by a motor or hydraulic pressure during normal operation and can be operated by human power during emergency operation. It is a device for opening and closing a valve by providing driving force to the valve.

종래의 밸브 액추에이터는 모터 축 또는 중간 축에 작용하는 부하를 측정하는 토크 센서부가 장착되지 않아서, 밸브 액추에이터에 작용하는 부하를 피드백받아 능동적으로 밸브 액추에이터의 구동을 제어하기 힘든 문제점이 있었다.The conventional valve actuator is not equipped with a torque sensor for measuring a load acting on the motor shaft or the intermediate shaft, and thus it is difficult to control actuation of the valve actuator in response to a load acting on the valve actuator.

토크 센서부가 장착되지 않은 경우, 밸브 액추에이터의 동작을 자동화하거나 원격 통신에 의하여 스마트 제어되는 밸브 액추에이터를 제공할 수 없다.When the torque sensor unit is not mounted, it is not possible to provide a valve actuator that is smartly controlled by automation of the operation of the valve actuator or by remote communication.

한국공개특허공보 제10-2013-0018162호에는 밸브 액추에이터에 대한 기술이 개시되고 있다.
Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0018162 discloses a technique for a valve actuator.

한국공개특허공보 제10-2013-0018162호Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0018162

본 발명은 토크 센서부가 장착되는 밸브 액추에이터를 제공한다. 따라서, 종동 축에서 밸브 액추에이터의 내부로 유입되는 외부 부하를 측정할 수 있고, 밸브 액추에이터에 과부하가 작용되는지 여부를 모니터링할 수 있으며, 밸브가 상사점 또는 하사점에 도달하였는지 여부를 모터 축 또는 중간 축에 작용되는 가해지는 토크를 측정함으로써 판단할 수 있다.The present invention provides a valve actuator to which a torque sensor section is mounted. Therefore, it is possible to measure the external load flowing into the valve actuator from the driven shaft, to monitor whether or not the valve actuator is overloaded, and to check whether the valve reaches the top dead center or the bottom dead center, It can be judged by measuring the applied torque acting on the shaft.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
It is to be understood that both the foregoing general description and the following detailed description are exemplary and explanatory and are not intended to limit the invention to the precise forms disclosed. Other objects, which will be apparent to those skilled in the art, It will be possible.

일 실시예로서, 본 발명의 밸브 액추에이터 장치는, 구동력을 발생하며, 모터 축을 구비하는 모터; 밸브에 연결되는 종동 축; 상기 모터 축과 상기 종동 축을 연결하는 중간 축에 설치되며, 상기 중간 축에 작용하는 스러스트 하중을 측정하는 토크 센서부; 를 포함한다. In one embodiment, the valve actuator apparatus of the present invention includes: a motor generating a driving force and having a motor shaft; A driven shaft connected to the valve; A torque sensor unit installed on an intermediate shaft connecting the motor shaft and the driven shaft and measuring a thrust load acting on the intermediate shaft; .

일 실시예로서, 상기 토크 센서부는, 축 방향으로 가해지는 상기 스러스트 하중을 압력으로 변환하는 압력 변환 수단과, 상기 압력을 측정하는 센서를 포함한다.In one embodiment, the torque sensor section includes pressure converting means for converting the thrust load applied in an axial direction into pressure, and a sensor for measuring the pressure.

일 실시예로서, 상기 압력 변환 수단은 상기 센서가 장착되는 압축 부재와, 상기 압축 부재 및 상기 센서를 가압하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 센서는 상기 압축 부재와 상기 탄성 부재 사이에 개재되고, 상기 탄성 부재는 상기 압축 부재 및 상기 하우징 사이에 개재된다.In one embodiment, the pressure conversion means includes a compression member to which the sensor is mounted, and an elastic member for pressing the compression member and the sensor, and the sensor is interposed between the compression member and the elastic member, An elastic member is interposed between the compression member and the housing.

일 실시예로서, 상기 토크 센서부는, 상기 중간 축에 정방향 하중 또는 역방향 하중으로 작용하는 스러스트 하중을 압력으로 변환하는 압력 변환 수단과 상기 압력을 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 정방향 하중을 측정하는 제1 센서와 상기 역방향 하중을 측정하는 제2 센서를 포함하며, 상기 압력 변환 수단은 압축 부재 및 탄성 부재를 포함하고, 상기 압축 부재는 상기 제1 센서가 장착되는 제1 압축 부재와 상기 제2 센서가 장착되는 제2 압축 부재를 포함하며, 상기 탄성 부재는 상기 제1 압축 부재 및 상기 제1 센서를 가압하는 제1 탄성 부재와 상기 제2 압축 부재 및 상기 제2 센서를 가압하는 제2 탄성 부재를 포함한다.In one embodiment, the torque sensor section includes a pressure conversion means for converting a thrust load acting as a normal load or a reverse load on the intermediate shaft to a pressure, and a sensor for measuring the pressure, and the sensor detects the forward load And a second sensor for measuring the backward load, wherein the pressure conversion means includes a compression member and an elastic member, the compression member includes a first compression member to which the first sensor is mounted, Wherein the elastic member includes a first elastic member for pressing the first compression member and the first sensor and a second elastic member for pressing the second compression member and the second sensor, 2 elastic members.

일 실시예로서, 상기 제1 센서의 프레임 기능을 하는 상기 제1 센서의 배면은 상기 제1 압축 부재에 형성된 센서 홀에 밀착되고, 상기 제1 센서의 작동면에 해당하는 상기 제1 센서의 전면은 상기 제1 탄성 부재에 밀착되며, 상기 제1 탄성 부재의 일측은 하우징 또는 센서 하우징에 연결되고, 상기 제1 탄성 부재의 타측은 상기 제1 압축 부재 및 상기 제1 센서를 가압한다.In one embodiment, the back surface of the first sensor serving as a frame of the first sensor is in close contact with the sensor hole formed in the first compression member, and the front surface of the first sensor corresponding to the operation surface of the first sensor Wherein one side of the first elastic member is connected to the housing or the sensor housing and the other side of the first elastic member presses the first compression member and the first sensor.

일 실시예로서, 상기 중간 축의 스러스트 하중은 센서 베어링을 통하여 제1 압축 부재에 전달되며, 상기 스러스트 하중에 의하여 상기 제1 압축 부재가 가압되고, 상기 제1 압축 부재에 설치되는 제1 센서는 면적비에 의하여 감쇄된 상기 스러스트 하중을 측정한다. In one embodiment, the thrust load on the intermediate shaft is transmitted to the first compression member through the sensor bearing, the first compression member is pressed by the thrust load, and the first sensor installed on the first compression member has an area ratio The thrust load is attenuated by the thrust load.

일 실시예로서, 상기 토크 센서부는 상기 모터의 스테이터 또는 로터에 대면된다.In one embodiment, the torque sensor portion is faced to the stator or the rotor of the motor.

일 실시예로서, 상기 중간 축의 끝단에 상기 토크 센서부가 설치된다.In one embodiment, the torque sensor is provided at an end of the intermediate shaft.

일 실시예로서, 상기 중간 축과 상기 모터 축을 축 방향으로는 절연시키고 원주 방향으로는 연결시키는 차단 수단이 마련된다.
In one embodiment, a blocking means for isolating the intermediate shaft and the motor shaft in the axial direction and connecting them in the circumferential direction is provided.

종동 축에서 밸브 액추에이터의 내부로 유입되는 외부 부하를 측정할 수 있고, 밸브 액추에이터에 과부하가 작용되는지 여부를 모니터링할 수 있으며, 밸브가 상사점 또는 하사점에 도달하였는지 여부를 모터 축 또는 중간 축에 가해지는 토크를 측정함으로써 판단할 수 있다.
It is possible to measure the external load that flows into the valve actuator from the driven shaft, monitor whether the valve actuator is overloaded, and check whether the valve reaches the top dead center or the bottom dead center. It can be judged by measuring the applied torque.

도 1은 본 발명의 토크 센서부를 포함하는 밸브 액추에이터 장치의 외관을 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 토크 센서부를 포함하는 밸브 액추에이터 장치의 단면도이다.
도 3은 본 발명의 토크 센서부의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 4는 본 발명의 토크 센서부의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 5는 본 발명의 토크 센서부의 동작을 모식적으로 도시한 개략 사시도이다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a perspective view showing an appearance of a valve actuator device including a torque sensor unit according to the present invention. FIG.
2 is a sectional view of the valve actuator device including the torque sensor portion of the present invention.
3 is a cross-sectional view showing one embodiment of the torque sensor unit of the present invention.
4 is a cross-sectional view showing another embodiment of the torque sensor unit of the present invention.
5 is a schematic perspective view schematically showing the operation of the torque sensor unit of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The sizes and shapes of the components shown in the drawings may be exaggerated for clarity and convenience. In addition, terms defined in consideration of the configuration and operation of the present invention may be changed according to the intention or custom of the user, the operator. Definitions of these terms should be based on the content of this specification.

도 1은 본 발명의 토크 센서부(300)를 포함하는 밸브 액추에이터 장치(100)의 외관을 도시한 사시도이다. 도 2는 본 발명의 토크 센서부(300)를 포함하는 밸브 액추에이터 장치(100)의 단면도이다. 도 3은 본 발명의 토크 센서부(300)의 일 실시예를 도시한 단면도이다. 도 4는 본 발명의 토크 센서부(300)의 다른 실시예를 도시한 단면도이다. 도 5는 본 발명의 토크 센서부(300)의 동작을 모식적으로 도시한 개략 사시도이다.1 is a perspective view showing an outer appearance of a valve actuator apparatus 100 including a torque sensor unit 300 of the present invention. 2 is a cross-sectional view of a valve actuator device 100 including the torque sensor portion 300 of the present invention. 3 is a cross-sectional view illustrating an embodiment of the torque sensor unit 300 of the present invention. 4 is a sectional view showing another embodiment of the torque sensor unit 300 of the present invention. 5 is a schematic perspective view schematically showing the operation of the torque sensor unit 300 of the present invention.

도 1 내지 도 5를 함께 참조하며 본 발명의 토크 센서부(300) 및 이를 장착한 밸브 액추에이터 장치(100)에 대하여 구체적으로 설명한다.The torque sensor unit 300 and the valve actuator unit 100 equipped with the torque sensor unit 300 will be described in detail with reference to FIGS. 1 to 5. FIG.

도 1을 참조하면, 밸브 액추에이터는 모터(120)에 의하여 구동력을 제공받고 종동 축(5)을 승강시켜 유체 파이프(3) 내부에서 밸브(10)가 승강되게 할 수 있다. 도시된 예시에 한정되지 않고 종동 축(5)이 회전됨으로써 버터 플라이 형태의 밸브(10)가 회동되는 실시예도 가능하다. Referring to FIG. 1, the valve actuator may be provided with a driving force by a motor 120, and the driven shaft 5 may be moved up and down so that the valve 10 may be moved up and down within the fluid pipe 3. The embodiment is not limited to the illustrated example, and the butterfly valve 10 may be rotated by the driven shaft 5 being rotated.

도 2에 도시된 밸브 축(180)은 도 1의 종동 축(5)에 연결되어 밸브 액추에이터에서 제공된 작동력을 종동 축(5)에 전달한다. 도 2에 도시된 밸브 축(180)은 웜 기어(140)에 연결되어 회전하며, 밸브 축(180)의 회전에 따라 종동 축(5)은 회전 또는 승강될 수 있다. The valve shaft 180 shown in FIG. 2 is connected to the driven shaft 5 of FIG. 1 to transmit the operating force provided by the valve actuator to the driven shaft 5. The valve shaft 180 shown in FIG. 2 is connected to the worm gear 140 and rotates. The driven shaft 5 can be rotated or lifted according to the rotation of the valve shaft 180.

도 2의 모터(120)는 하우징(110) 내부에 설치되며, 하우징(110)에 고정되는 스테이터(128)와 모터 축(122)에 고정되는 로터(127)를 포함한다. 스테이터(128) 및 로터(127) 사이에 작용하는 전자기력에 의하여 모터 축(122)은 구동력을 발생한다. The motor 120 of FIG. 2 includes a stator 128 fixed to the housing 110 and a rotor 127 fixed to the motor shaft 122, which are installed inside the housing 110. The motor shaft 122 generates a driving force by the electromagnetic force acting between the stator 128 and the rotor 127. [

모터 축(122)은 모터 축 베어링(121)에 의하여 회전 가능하게 하우징(110)에 고정된다. 중간 축(150)은 중간 축 베어링(155)에 의하여 회전 가능하게 하우징(110)에 고정된다. 중간 축(150)에는 웜(130)이 마련되고, 웜(130)은 밸브 축(180)에 마련된 웜 기어(140)에 결합된다. 중간 축(150)은 높은 감속비로 감속되며 밸브 축(180)에 모터(120)의 구동 회전력을 전달한다. 모터(120)가 정지된 경우 핸들(170)의 수동 회전에 의하여 밸브 축(180)이 회전되게 할 수 있다.The motor shaft 122 is rotatably fixed to the housing 110 by a motor shaft bearing 121. The intermediate shaft 150 is rotatably fixed to the housing 110 by an intermediate shaft bearing 155. The intermediate shaft 150 is provided with a worm 130 and the worm 130 is coupled to a worm gear 140 provided on the valve shaft 180. The intermediate shaft 150 is decelerated at a high speed reduction ratio and transmits the driving torque of the motor 120 to the valve shaft 180. The valve shaft 180 may be rotated by manual rotation of the handle 170 when the motor 120 is stopped.

한편, 토크 센서부(300)가 장착되는 중간 축(150)과 모터(120)가 설치되는 모터 축(122)을 기구적으로 절연시키는 차단 수단이 마련될 수 있다. 차단 수단은 중간 축(150)과 모터 축(122)을 축 방향으로는 분리시키고 원주 방향으로는 연결한다. 따라서, 모터(120)에서 발생한 회전력은 원주 방향을 따라 중간 축(150)에 손실없이 전달되지만, 중간 축(150)에 작용하는 스러스트 하중은 축방향을 따라 모터 축(122)으로 전달되지 않는다. 이러한 기능은 차단 수단에 의하여 구현된다. A blocking means for mechanically insulating the intermediate shaft 150 on which the torque sensor unit 300 is mounted and the motor shaft 122 on which the motor 120 is mounted may be provided. The blocking means isolates the intermediate shaft 150 and the motor shaft 122 in the axial direction and connects them in the circumferential direction. Accordingly, the rotational force generated by the motor 120 is transmitted without loss to the intermediate shaft 150 along the circumferential direction, but the thrust load acting on the intermediate shaft 150 is not transmitted to the motor shaft 122 along the axial direction. This function is implemented by the blocking means.

차단 수단은 중간 축(150)에 작용하는 부하로 인하여 중간 축(150)이 스러스트 하중(thrust force)을 받을 때 중간 축(150)에 가해지는 스러스트 하중이 모터 축(122)에 작용하지 않게 절연시킨다. The blocking means may be configured such that the thrust load applied to the intermediate shaft 150 when the intermediate shaft 150 is subjected to a thrust force due to the load acting on the intermediate shaft 150 does not act on the motor shaft 122 .

한편, 외부 부하에 의한 스러스트 하중이 중간 축(150)에 가해지고, 스러스트 하중에 의하여 중간 축(150)이 중간 축 베어링(155) 유격 범위 내에서 미시적으로 거동되며, 미시적 거동과 동일한 양만큼 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)가 탄성 변형된다. 토크 센서부(300)에서 측정되는 '토크'는 밸브 축(180)의 부하 토크를 말한다. 밸브 축(180)의 부하 토크는 웜 기어(140) 및 웜(130)에 의하여 중간 축(150)의 스러스트 하중에 대응되는 성분이다. On the other hand, a thrust load due to an external load is applied to the intermediate shaft 150, the intermediate shaft 150 is microscopically operated in the clearance range of the intermediate shaft bearing 155 by the thrust load, The first elastic member 331 or the second elastic member 332 is elastically deformed. The 'torque' measured by the torque sensor unit 300 refers to the load torque of the valve shaft 180. The load torque of the valve shaft 180 is a component corresponding to the thrust load of the intermediate shaft 150 by the worm gear 140 and the worm 130.

토크 센서부(300)는 밸브 축(180)의 부하 토크 또는 중간 축(150)의 스러스트 하중을 정확하게 측정할 수 있어야 한다. 정확한 측정이 되려면, 스러스트 하중이 손실되지 않고 100% 만큼 중간 축(150)에 전달되어야 하며, 스러스트 하중에 정확하게 대응되도록 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)가 탄성 변형되어야 한다. The torque sensor unit 300 should be able to accurately measure the load torque of the valve shaft 180 or the thrust load of the intermediate shaft 150. [ In order to obtain an accurate measurement, the thrust load must be transmitted to the intermediate shaft 150 by 100% without loss, and the first elastic member 331 or the second elastic member 332 must be resiliently deformed so as to accurately correspond to the thrust load .

중간 축(150)에 가해지는 스러스트 하중이 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)로 모두 전달되게 하는 한편 모터(120)에서 발생한 회전력이 손실없이 중간 축(150)으로 전달되게 하려면, 중간 축(150)과 모터 축(122)은 축 방향으로는 절연되고 원주 방향으로는 연결되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 차단 수단이 마련될 수 있다.The thrust load applied to the intermediate shaft 150 is transmitted to the first elastic member 331 or the second elastic member 332 while the rotational force generated by the motor 120 is transmitted to the intermediate shaft 150 without loss The intermediate shaft 150 and the motor shaft 122 are preferably insulated in the axial direction and connected in the circumferential direction. A blocking means may be provided for this purpose.

일 실시예로서, 차단 수단은 모터 축(122) 또는 중간 축(150)에 형성되는 장공(125)과, 장공(125) 사이에 끼워지는 고정 키(160)를 포함한다.In one embodiment, the blocking means includes a slot 125 formed in the motor shaft 122 or the intermediate shaft 150 and a fixed key 160 interposed between the slots 125.

일 실시예로서, 모터 축(122)의 단부(123)에 모터 축 구멍(124)이 형성되고, 모터 축 구멍(124)에 중간 축(150)의 단부(153)가 삽입된다. 중간 축(150)의 단부(153)에 슬리브(sleeve) 결합된 모터 축 구멍(124)에는 축 방향으로 따라 연장되는 장공(125)이 형성되며, 장공(125) 및 중간 축(150)의 단부(153)는 고정 키(160)에 의하여 결합된다. 중간 축(150)은 장공(125)을 따라 축 방향으로는 이동 가능하며, 원주 방향으로는 모터 축(122)에 구속된다.A motor shaft hole 124 is formed in the end portion 123 of the motor shaft 122 and the end portion 153 of the intermediate shaft 150 is inserted into the motor shaft hole 124. [ The motor shaft hole 124 which is sleeve-coupled to the end portion 153 of the intermediate shaft 150 is formed with a slot 125 extending in the axial direction and the slot 125 and the end portion of the intermediate shaft 150 (153) are coupled by a fixed key (160). The intermediate shaft 150 is axially movable along the slot 125 and is constrained to the motor shaft 122 in the circumferential direction.

유체 파이프(3) 내부를 흐르는 유체의 속도가 증가하거나 유체 파이프(3)가 막히면 밸브(10) 및 종동 축(5)에 가해지는 부하가 커지고 밸브 액추에이터에 과부하가 가해지면 밸브 액추에이터의 내부 부품이 파손될 수 있다. 또한, 모터(120) 제어의 정확도를 향상시키기 위하여 밸브(10) 또는 종동 축(5)에 가해지는 외부 부하나, 중간 축(150)에서 밸브(10) 쪽으로 가하는 구동 부하를 정확하게 측정할 필요가 있다.If the speed of the fluid flowing inside the fluid pipe 3 increases or the fluid pipe 3 becomes clogged, the load applied to the valve 10 and the driven shaft 5 becomes large and if the valve actuator is overloaded, the internal parts of the valve actuator It can be broken. It is also necessary to accurately measure the driving load applied to the valve 10 or the driven shaft 5 and the external load applied to the valve 10 from the intermediate shaft 150 in order to improve the accuracy of the control of the motor 120 have.

결국 중간 축(150)에 가해지는 스러스트 하중을 정확하게 측정하여야 한다. 그런데 본 발명과 같이 산업용으로 사용되는 밸브 액추에이터의 경우 스러스트 하중이 너무 크다. 민감도가 높지만 쉽게 파손되고 큰 하중을 측정하기 곤란한 피에조(piezo) 센서를 토크 센서부(300)에 채용하면 피에조 센서가 파손되거나 측정 가능한 값의 제한이 있을 수 있다. As a result, the thrust load applied to the intermediate shaft 150 must be accurately measured. However, in the case of a valve actuator used for industrial purposes as in the present invention, the thrust load is too large. If a piezo sensor, which has high sensitivity but is easily damaged and difficult to measure a large load, is employed in the torque sensor unit 300, the piezo sensor may be broken or a measurable value may be limited.

일 실시예로서, 토크 센서부(300)는 밸브 액추에이터 내부에 축 방향으로 가해지는 스러스트 하중을 압력으로 변환하는 압력 변환 수단과, 압력을 측정하는 센서를 포함한다.In one embodiment, the torque sensor unit 300 includes pressure conversion means for converting the thrust load applied in the axial direction into the valve actuator into pressure, and a sensor for measuring the pressure.

압력 변환 수단은 센서가 장착되는 압축 부재와, 압축 부재 및 센서를 가압하는 탄성 부재를 포함한다. 센서는 압축 부재와 탄성 부재 사이에 개재된다. 탄성 부재는 압축 부재 및 하우징(110) 사이에 개재된다. The pressure converting means includes a compression member to which the sensor is mounted, and an elastic member for pressing the compression member and the sensor. The sensor is interposed between the compression member and the elastic member. The elastic member is interposed between the compression member and the housing (110).

스러스트 하중은 축 방향을 따라 정방향 하중 또는 역방향 하중으로 작용할 수 있다. 반면에 센서가 피에조 타입인 경우 압축력만 측정할 수 있다. The thrust load can act as a forward or reverse load along the axial direction. On the other hand, if the sensor is a piezo type, only the compressive force can be measured.

일 실시예로서, 센서는 정방향 하중을 측정하는 제1 센서(311)와 역방향 하중을 측정하는 제2 센서(312)를 포함한다. 압축 부재는 제1 센서(311)가 장착되는 제1 압축 부재(321)와 제2 센서(312)가 장착되는 제2 압축 부재(322)를 포함할 수 있다. 탄성 부재는 제1 압축 부재(321) 및 제1 센서(311)를 가압하는 제1 탄성 부재(331)와 제2 압축 부재(322) 및 제2 센서(312)를 가압하는 제2 탄성 부재(332)를 포함할 수 있다.In one embodiment, the sensor includes a first sensor 311 for measuring a forward load and a second sensor 312 for measuring a reverse load. The compression member may include a first compression member 321 on which the first sensor 311 is mounted and a second compression member 322 on which the second sensor 312 is mounted. The elastic member includes a first elastic member 331 for pressing the first compression member 321 and the first sensor 311, a second elastic member 331 for pressing the second compression member 322 and the second sensor 312, 332).

도 5를 참조하면, 제1 센서(311)의 프레임 기능을 하는 제1 센서(311)의 배면은 제1 압축 부재(321)에 형성된 센서 홀(340)에 밀착된다. 제1 센서(311)의 작동면에 해당하는 제1 센서(311)의 전면은 제1 탄성 부재(331)에 밀착된다. 제1 탄성 부재(331)의 일측은 하우징(110) 또는 센서 하우징(350)에 연결되고, 제1 탄성 부재(331)의 타측은 제1 압축 부재(321) 및 제1 센서(311)를 가압한다. 5, the back surface of the first sensor 311 serving as a frame of the first sensor 311 is in close contact with the sensor hole 340 formed in the first compression member 321. As shown in FIG. The front surface of the first sensor 311 corresponding to the operating surface of the first sensor 311 is in close contact with the first elastic member 331. One side of the first elastic member 331 is connected to the housing 110 or the sensor housing 350 and the other side of the first elastic member 331 presses the first compression member 321 and the first sensor 311 do.

스러스트 하중이 정방향 하중으로 작용할 때, F1을 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 면적 A에 의하여 나눈 면압 F1/A가 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 단위 면적에 작용한다. 제1 센서(311)의 면적 a와 상기 면압 F1/A를 곱한 분력 (F1/A)*a가 제1 센서(311)에서 측정되는 측정력 f1 이다. 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 면적 A보다 제1 센서(311)의 면적 a가 작으므로, 측정력 f1은 정방향 하중 F1보다 작다. 따라서, 스러스트 하중으로서 큰 힘이 작용하더라도, 제1 센서(311)에 작용하는 힘은 스러스트 하중의 분력이 작용하며, 스러스트 하중에 대한 제1 센서(311) 측정력의 감쇄 비율은 제1 센서(311)의 면적에 대한 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 면적 비율에 대응된다.When the thrust load acts as a forward load, the surface pressure F1 / A, which is obtained by dividing F1 by the area A of the first compression member 321 or the first elastic member 331, is smaller than the first compression member 321 or the first elastic member 331 331). A component (F1 / A) * a obtained by multiplying the area a of the first sensor 311 by the surface pressure F1 / A is the measuring force f1 measured by the first sensor 311. [ Since the area a of the first sensor 311 is smaller than the area A of the first compression member 321 or the first elastic member 331, the measuring force f1 is smaller than the forward load F1. Accordingly, even if a large force acts as the thrust load, the force acting on the first sensor 311 acts on the force of the thrust load, and the attenuation ratio of the force of the first sensor 311 against the thrust load acts on the first sensor 311 311) of the first compression member 321 or the first elastic member 331 with respect to the area of the first compression member 321.

마찬가지로, 제2 센서(312)의 프레임 기능을 하는 제2 센서(312)의 배면은 제2 압축 부재(322)에 형성된 센서 홀(340)에 밀착된다. 제2 센서(312)의 작동면에 해당하는 제2 센서(312)의 전면은 제2 탄성 부재(332)에 밀착된다. 제2 탄성 부재(332)의 일측은 하우징(110) 또는 센서 하우징(350)에 연결되고, 제2 탄성 부재(332)의 타측은 제2 압축 부재(322) 및 제2 센서(312)를 가압한다. Similarly, the back surface of the second sensor 312, which functions as a frame of the second sensor 312, is in close contact with the sensor hole 340 formed in the second compression member 322. The front surface of the second sensor 312 corresponding to the operating surface of the second sensor 312 is in close contact with the second elastic member 332. One side of the second elastic member 332 is connected to the housing 110 or the sensor housing 350 and the other side of the second elastic member 332 presses the second compression member 322 and the second sensor 312 do.

스러스트 하중이 역방향 하중으로 작용할 때, F2을 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 면적 A에 의하여 나눈 면압 F1/A가 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 단위 면적에 작용한다. 제2 센서(312)의 면적 a와 상기 면압 F2/A를 곱한 분력 (F2/A)*a가 제2 센서(312)에서 측정되는 측정력 f2 이다. 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 면적 A보다 제2 센서(312)의 면적 a가 작으므로, 측정력 f2는 역방향 하중 F2보다 작다. 따라서, 스러스트 하중으로서 큰 힘이 작용하더라도, 제2 센서(312)에 작용하는 힘은 스러스트 하중의 일부만 작용하며, 스러스트 하중에 대한 제2 센서(312) 측정력의 감쇄 비율은 제2 센서(312)의 면적에 대한 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 면적 비율에 대응된다.The surface pressure F1 / A, which is obtained by dividing F2 by the area A of the second compression member 322 or the second elastic member 332 when the thrust load acts as a reverse load, is larger than the second compression member 322 or the second elastic member 332 332). The component force F2 / A * a obtained by multiplying the area a of the second sensor 312 by the surface pressure F2 / A is the measurement force f2 measured by the second sensor 312. [ Since the area a of the second sensor 312 is smaller than the area A of the second compression member 322 or the second elastic member 332, the measuring force f2 is smaller than the reverse load F2. Therefore, even if a large force acts as the thrust load, the force acting on the second sensor 312 acts only on a part of the thrust load, and the attenuation ratio of the second sensor 312 to the thrust load is smaller than the second sensor 312 ) Of the second compression member 322 or the second elastic member 332 with respect to the area of the second compression member 322 or the second elastic member 332.

따라서, 중간 축(150)에 가해지는 스러스트 하중은 감쇄되어 토크 센서부(300)에 전달된다.Accordingly, the thrust load applied to the intermediate shaft 150 is attenuated and transmitted to the torque sensor unit 300.

도 3을 참조하면, 토크 센서부(300)의 일 실시예가 도시된다. 중간 축(150)의 스러스트 하중은 센서 베어링(315)을 통하여 제1 압축 부재(321) 또는 제2 압축 부재(322)에 전달된다. 스러스트 하중이 정방향 하중인 경우 제1 압축 부재(321) 및 제1 탄성 부재(331)가 가압되고 제1 센서(311)는 면적비에 의하여 감쇄된 스러스트 하중을 측정한다. 스러스트 하중이 역방향 하중인 경우 제2 압축 부재(322) 및 제2 탄성 부재(332)가 가압되고 제2 센서(312)는 면적비에 의하여 감쇄된 스러스트 하중을 측정한다.Referring to FIG. 3, an embodiment of the torque sensor unit 300 is shown. The thrust load of the intermediate shaft 150 is transmitted to the first compression member 321 or the second compression member 322 through the sensor bearing 315. [ When the thrust load is a forward load, the first compression member 321 and the first elastic member 331 are pressed, and the first sensor 311 measures the damped thrust load by the area ratio. When the thrust load is a reverse load, the second compression member 322 and the second elastic member 332 are pressed, and the second sensor 312 measures the damped thrust load by the area ratio.

일 실시예로서, 센서 베어링 고정 부재(318)는 센서 베어링 내륜(316)을 중간 축(150)에 연결한다. 센서 베어링 외륜(317)은 제1 압축 부재(321) 또는 제2 압축 부재(322)에 연결된다. 중간 축(150)은 중간 축 베어링(155) 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위내에서만 미시적으로 축방향 이동이 허용된다. 스러스트 하중의 작용시 제1 탄성 부재(331) 및 제2 탄성 부재(332)의 탄성 변형량이 중간 축 베어링(155)의 유격 범위 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위보다 작도록, 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)는 하우징(110)과 제1 압축 부재(321) 사이 또는 하우징(110)과 제2 압축 부재(322) 사이에 설치된다. 중간 축 베어링(155) 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위는 '0'에 가까운 극소값이 되며, 중간 축(150)의 축 방향 변위도 '0'에 가까운 극소값이 되고, 토크 센서부(300)는 중간 축(150)의 축방향 변위가 '0'에 가까운 상태에서 충분한 민감도로 스러스트 하중을 측정할 수 있다.In one embodiment, the sensor bearing fixation member 318 connects the sensor bearing inner ring 316 to the intermediate shaft 150. The sensor bearing outer ring 317 is connected to the first compression member 321 or the second compression member 322. The intermediate shaft 150 is allowed to axially move microscopically only within the clearance range of the intermediate shaft bearing 155 or the sensor bearing 315. [ The amount of elastic deformation of the first elastic member 331 and the second elastic member 332 is smaller than the clearance range of the intermediate shaft bearing 155 or the clearance range of the sensor bearing 315 when the thrust load acts, The first elastic member 331 or the second elastic member 332 is installed between the housing 110 and the first compression member 321 or between the housing 110 and the second compression member 322. The clearance of the intermediate shaft bearing 155 or the sensor bearing 315 becomes a minimum value close to zero and the axial displacement of the intermediate shaft 150 becomes a minimum value close to zero. The thrust load can be measured with sufficient sensitivity when the axial displacement of the intermediate shaft 150 is close to '0'.

이와 같이 제1 탄성 부재(331) 및 제2 탄성 부재(332)의 탄성 변형량이 중간 축 베어링(155)의 유격 범위 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위보다 작도록, 토크 센서부(300)는 모터 축(122)에 연결된 중간 축(150)에 직결되는 것이 바람직하다.The torque sensor unit 300 is configured such that the elastic deformation amount of the first elastic member 331 and the second elastic member 332 is smaller than the clearance range of the intermediate shaft bearing 155 or the clearance range of the sensor bearing 315, To the intermediate shaft 150 connected to the motor shaft 122.

일 실시예로서, 도 3을 참조하면 토크 센서부(300)는 모터(120)의 스테이터(128) 또는 로터(127)에 대면되는 모터(120)의 인접 위치에 설치된다. 토크 센서부(300)는 모터(120)로부터 센서 하우징(350), 제2 탄성 부재(332), 제2 압축 부재(322), 제1 압축 부재(321), 제1 탄성 부재(331), 하우징(110)의 순서로 결합된 토크 센서부(300)가 도시된다. 모터(120)에 인접하여 토크 센서부(300)가 설치되는 경우 토크 센서부(300)의 일측을 하우징(110)에 연결하기 위하여 센서 하우징(350)이 모터(120) 및 토크 센서부(300) 사이에 배치될 수 있다.3, the torque sensor unit 300 is installed at a position adjacent to the motor 120 facing the stator 128 or the rotor 127 of the motor 120. In this case, The torque sensor unit 300 includes a sensor housing 350, a second elastic member 332, a second compression member 322, a first compression member 321, a first elastic member 331, The torque sensor portion 300 coupled in the order of the housing 110 is shown. The sensor housing 350 is connected to the motor 120 and the torque sensor unit 300 to connect one side of the torque sensor unit 300 to the housing 110 when the torque sensor unit 300 is installed adjacent to the motor 120. [ As shown in FIG.

한편, 하우징(110)에 대한 밀착성을 향상시키기 위하여 와셔(190)가 하우징(110) 및 제1 탄성 부재(331) 사이에 개재될 수 있다. 제2 탄성 부재(332)는 센서 하우징(350)에 의하여 하우징(110)에 연결될 수 있다.Meanwhile, a washer 190 may be interposed between the housing 110 and the first elastic member 331 to improve the adhesion to the housing 110. The second elastic member 332 can be connected to the housing 110 by the sensor housing 350.

일 실시예로서, 도 4를 참조하면, 중간 축(150)의 끝단에 토크 센서부(300)가 설치된다. 이에 의하면 중간 축 베어링(155), 제2 탄성 부재(332), 제2 압축 부재(322), 제1 압축 부재(321), 제1 탄성 부재(331), 센서 하우징(350)의 순서로 결합된 토크 센서부(300)가 도시된다. 센서 하우징(350)은 센서 하우징 고정 부재(352)에 의하여 하우징(110)에 착탈된다.Referring to FIG. 4, a torque sensor unit 300 is installed at an end of the intermediate shaft 150. The second elastic member 332, the second compression member 322, the first compression member 321, the first elastic member 331, and the sensor housing 350 in this order. The torque sensor unit 300 is shown. The sensor housing 350 is attached to and detached from the housing 110 by a sensor housing fixing member 352.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.
While the invention has been shown and described with reference to certain preferred embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims. Accordingly, the true scope of the present invention should be determined by the following claims.

3...유체 파이프 5...종동 축
10...밸브
A...상사점 B...하사점
100... 밸브 액추에이터 장치 110...하우징
120...모터 121...모터 축 베어링
122...모터 축
123...모터 축의 단부 124...모터 축 구멍
125...장공 127...로터(rotor)
128...스테이터(stator) 130...웜(worm)
140...웜 기어 150...중간 축
153...중간 축의 단부 155...중간 축 베어링
160...고정 키 170...핸들
180...밸브 축 190...와셔
300...토크 센서부 311...제1 센서
312...제2 센서 315...센서 베어링
316...센서 베어링 내륜 317...센서 베어링 외륜
318...센서 베어링 고정 부재 321...제1 압축 부재
322...제2 압축 부재 331...제1 탄성 부재
332...제2 탄성 부재 340...센서 홀
350...센서 하우징 352...센서 하우징 고정 부재
F1...정방향 하중 F2...역방향 하중3 ... fluid pipe 5 ... driven shaft
10 ... valve
A ... Top point B ... bottom point
100 ... valve actuator unit 110 ... housing
120 ... motor 121 ... motor shaft bearing
122 ... motor shaft
123 ... End 124 of the motor shaft ... Motor shaft hole
125 ... elongated hole 127 ... rotor
128 ... stator 130 ... worm
140 ... worm gear 150 ... intermediate shaft
153 ... end of intermediate shaft 155 ... intermediate shaft bearing
160 ... fixed key 170 ... handle
180 ... Valve shaft 190 ... Washer
300 ... Torque sensor unit 311 ... First sensor
312 ... second sensor 315 ... sensor bearing
316 ... sensor bearing inner ring 317 ... sensor bearing outer ring
318 ... sensor bearing fixing member 321 ... first compression member
322 ... second compression member 331 ... first elastic member
332 ... second elastic member 340 ... sensor hole
350 ... sensor housing 352 ... sensor housing fixing member
F1 ... Forward load F2 ... Reverse load

Claims (10)

구동력을 발생하며, 모터 축을 구비하는 모터;
밸브에 연결되는 종동 축;
상기 모터 축과 상기 종동 축을 연결하는 중간 축에 설치되며, 상기 중간 축에 작용하는 스러스트 하중을 측정하는 토크 센서부; 를 포함하고,
상기 토크 센서부는, 상기 중간 축에 정방향 하중 또는 역방향 하중으로 작용하는 스러스트 하중을 압력으로 변환하는 압력 변환 수단과 상기 압력을 측정하는 센서를 포함하고,
상기 센서는 상기 정방향 하중을 측정하는 제1 센서와 상기 역방향 하중을 측정하는 제2 센서를 포함하며,
상기 압력 변환 수단은 압축 부재 및 탄성 부재를 포함하고,
상기 압축 부재는 상기 제1 센서가 장착되는 제1 압축 부재와 상기 제2 센서가 장착되는 제2 압축 부재를 포함하며,
상기 탄성 부재는 상기 제1 압축 부재 및 상기 제1 센서를 가압하는 제1 탄성 부재와 상기 제2 압축 부재 및 상기 제2 센서를 가압하는 제2 탄성 부재를 포함하는 밸브 액추에이터 장치.
A motor generating a driving force and having a motor shaft;
A driven shaft connected to the valve;
A torque sensor unit installed on an intermediate shaft connecting the motor shaft and the driven shaft and measuring a thrust load acting on the intermediate shaft; Lt; / RTI >
Wherein the torque sensor unit includes pressure conversion means for converting a thrust load acting as a normal load or a reverse load on the intermediate shaft into pressure and a sensor for measuring the pressure,
Wherein the sensor comprises a first sensor for measuring the forward load and a second sensor for measuring the backward load,
Wherein the pressure converting means includes a compression member and an elastic member,
Wherein the compression member includes a first compression member on which the first sensor is mounted and a second compression member on which the second sensor is mounted,
Wherein the elastic member includes a first elastic member for pressing the first compression member and the first sensor, and a second elastic member for pressing the second compression member and the second sensor.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 제1 센서의 프레임 기능을 하는 상기 제1 센서의 배면은 상기 제1 압축 부재에 형성된 센서 홀에 밀착되고, 상기 제1 센서의 작동면에 해당하는 상기 제1 센서의 전면은 상기 제1 탄성 부재에 밀착되는 밸브 액추에이터 장치.
The method according to claim 1,
Wherein a back surface of the first sensor functioning as a frame of the first sensor is in close contact with a sensor hole formed in the first compression member and the front surface of the first sensor corresponding to the operation surface of the first sensor is in contact with the first elasticity And the valve actuator device is brought into close contact with the member.
삭제delete 제1항에 있어서,
상기 토크 센서부는 상기 모터의 스테이터 또는 로터에 대면되는 밸브 액추에이터 장치.
The method according to claim 1,
Wherein the torque sensor portion is opposed to the stator or the rotor of the motor.
제1항에 있어서,
상기 중간 축의 끝단에 상기 토크 센서부가 설치되는 밸브 액추에이터 장치.
The method according to claim 1,
And the torque sensor is provided at an end of the intermediate shaft.
제1항에 있어서,
상기 중간 축과 상기 모터 축을 축 방향으로는 절연시키고 원주 방향으로는 연결시키는 차단 수단을 포함하는 밸브 액추에이터 장치.
The method according to claim 1,
And blocking means for axially isolating and connecting the intermediate shaft and the motor shaft in the circumferential direction.
제9항에 있어서,
상기 차단 수단은 상기 모터 축 또는 상기 중간 축에 형성되는 장공과, 상기 장공 사이에 끼워지는 고정 키를 포함하는 밸브 액추에이터 장치.10. The method of claim 9,
Wherein the blocking means includes a slot formed in the motor shaft or the intermediate shaft, and a fixed key inserted between the slots.
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