KR101600345B1

KR101600345B1 - Actuator control apparatus

Info

Publication number: KR101600345B1
Application number: KR1020150151906A
Authority: KR
Inventors: 이순학
Original assignee: 이순학; 주식회사 리스콤텍
Priority date: 2015-10-30
Filing date: 2015-10-30
Publication date: 2016-03-07

Abstract

The present invention relates to an actuator control apparatus. The actuator control apparatus applies a magnetic field displacement detection unit (13a) which senses a displacement of a magnetic field to read the displacement as a resistance value to convert the resistance value into a detection signal to provide the detection signal to guarantee semi-permanent life by noncontact, and allows high precision control without being affected by an extreme environment such as humidity and dust.

Description

[0001] ACTUATOR CONTROL APPARATUS [0002]

본 발명은 엑츄에이터 컨트롤 장치에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 엑츄에이터를 보다 편리하고 안정되게 자동 조정할 수 있는 엑츄에이터 컨트롤 장치에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an actuator control device, and more particularly, to an actuator control device capable of automatically and more easily and automatically adjusting an actuator.

일반적으로 엑츄에이터는 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하여 사물을 쥔다든가 방향을 바꾼다든가 위치를 변동시키는데 이용되는 산업용 로봇의 부속장치에서부터 모터의 정회전 또는 역회전을 조절하여 공기나 유체(특히, 반도체 웨이퍼 세척분야) 등의 흐름을 조절하는 밸브 등에 이르기까지 다양한 분야에 활용되고 있다.Generally, an actuator converts electrical energy into mechanical energy to control the forward or reverse rotation of the motor from an attachment of an industrial robot used to move or change directions or to change the position of the object, And a valve for regulating the flow of liquids (for example, a washing field).

하나의 예로서, 모터의 정역회전을 조절하여 공기나 유체 등의 흐름을 조절하는 밸브의 제어에 이용되는 엑츄에이터를 도 1을 참조하여 설명하면 다음과 같다.As an example, an actuator used for controlling a valve for controlling the flow of air, fluid, etc. by regulating normal and reverse rotation of a motor will be described with reference to FIG.

도 1은 일반적인 엑츄에이터의 사용상태를 설명하기 위한 밸브를 포함한 사시도이다.1 is a perspective view including a valve for explaining a state of use of a general actuator.

도 1에 도시된 바와 같이 엑츄에이터(1)는 온수 또는 냉수의 유량을 투웨이(Two Way)로 된 밸브(V)를 통하여 공급하고자 할 때 모터(M)의 샤프트(S)에 연결된 디스크(D)의 회전각도를 적절하게 조절하여 유량을 제한하는데 활용된다.1, the actuator 1 includes a disk D connected to a shaft S of a motor M when a flow rate of hot water or cold water is to be supplied through a two-way valve V, To control the flow rate.

이때, 유량을 제한하는 디스크(D)의 회전각도는 모터(M)의 샤프트(S)에 의하여 조절되고, 이러한 모터(M)의 동작은 엑츄에이터(1)와 연동하면서 제어되는 것으로 설계된다.At this time, the rotation angle of the disk D for limiting the flow rate is controlled by the shaft S of the motor M, and the operation of the motor M is designed to be controlled in conjunction with the actuator 1.

도 2는 본원 출원인이 출원하여 특허받은 제596534호(이하, "선행기술문헌 1"이라 함)에 개시된 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템을 설명하기 위하여 밸브의 상측 캡을 개방하여 나타낸 평면도이다.2 is a plan view showing an upper cap of a valve opened to explain an actuator servo control system disclosed in Japanese Patent No. 596534 (hereinafter referred to as "Prior Art Document 1") filed by the applicant of the present application.

도 2에 도시된 바와 같이 엑츄에이터(10)는 디스크(D)의 정역회전에 의하여 밸브(V)가 완전개방[밸브(V); Full Open(100％)]되거나 완전폐쇄[밸브(V); Full Close(0％)]될 경우 모터(M)의 정역회전에 대한 한계점을 미리 정하여 동작하는 상한 리미트 스위치(Full Open Limit Switch; 11)와 하한 리미트 스위치(Full Close Limit Switch; 12)를 구비하고, 디스크(D)를 연동시키는 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치를 검출신호로서 검출[디스크(D)를 연동시키는 샤프트(S)의 물리적인 회전변화를 저항(Ω)으로 변환하여 검출]하는 포텐셔미터(Potentiometer; 13)를 포함하는 구조로 이루어진다.As shown in FIG. 2, the actuator 10 is configured such that the valve V is fully opened (valve V; Full Open (100%)] or fully closed [Valve (V); (Full Open Limit Switch) 11 and a Full Close Limit Switch (12) which operate in advance by setting a limit point for forward and reverse rotation of the motor , The actual rotation position of the shaft S for interlocking the disk D is detected as the detection signal (the physical rotation change of the shaft S that interlocks the disk D is converted into the resistance? And a potentiometer (13) for detecting the temperature of the liquid.

도 3은 선행기술문헌 1에 따른 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템을 나타내는 블록도이다.3 is a block diagram showing an actuator servo control system according to the prior art document 1;

선행기술문헌 1에 따른 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템(100)은 도 3에 도시된 바와 같이 외부의 교류전원을 정류 및 평활하여 정전압의 직류전원으로 변환시키는 파워유닛(Power Unit; 21)과, 제어신호(4∼20㎃)를 제공하는 컨트롤 유닛(Control Unit; 30), 그리고 컨트롤 유닛(30)의 제어신호를 완충 및 필터링하는 버퍼 증폭부(Buffer Amp; 22)를 포함한다.As shown in FIG. 3, the actuator servo control system 100 according to the prior art document 1 includes a power unit 21 for rectifying and smoothing an external AC power source to convert it into a DC voltage of a constant voltage, And a buffer amplifier 22 for buffering and filtering the control signal of the control unit 30. The control unit 30 includes a control unit

파워유닛(21)은 외부로부터 공급된 AC 110/220V를 예를 들면 DC 24V/100㎃의 사용전압으로 적합하게 다운시키면서 정류(Rectifier)시키는 트랜스포머(Transformer) 및 브릿지 다이오드(Bridge Diode)를 구비하고, 브릿지 다이오드를 통하여 정류된 DC전압 속에 포함된 AC전압 성분의 맥류를 콘덴서(Condenser)로서 평활시키면서 외부로부터 공급된 AC전압의 변동에 관계없이 항상 일정한 전압인 정전압을 제공할 수 있도록 설계된다.The power unit 21 includes a transformer and a bridge diode for properly rectifying AC 110 / 220V supplied from the outside to a DC 24V / 100mA operating voltage, for example, , It is designed to smooth a pulse current of an AC voltage component included in a DC voltage rectified through a bridge diode as a condenser and to provide a constant voltage which is always constant regardless of variations of an AC voltage supplied from the outside.

컨트롤 유닛(30)은 컴퓨터, 국부 제어기(Local Controller), DDC(Direct Digital Control) 등으로 설계할 수 있으며, 컨트롤 유닛(30)은 4∼20㎃ 전류 제어신호 이외에 1∼5V, 0∼10V, 1∼10V, 2∼10V 전압 제어신호를 선택 제공할 수 있다.The control unit 30 can be designed as a computer, a local controller, a direct digital control (DDC), etc., and the control unit 30 can be designed to have a voltage of 1 to 5 V, 0 to 10 V, 1 to 10V, and 2 to 10V voltage control signals.

버퍼 증폭부(22)는 입력부하저항(RL) 250Ω을 구비하여 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 4∼20㎃로서 제공될 경우 완충 및 필터링하면서 오옴의 법칙에 따라 DC 1∼5V로 변환하여 마이콤(40)의 제어 입력단에 제공하도록 구성된다.The buffer amplifier 22 has an input load resistor RL of 250 OMEGA, and when the control signal of the control unit 30 is provided as 4 to 20 mA, it is buffered and filtered and converted into DC 1 to 5 V according to Ohm's law To the control input of the microcomputer 40.

도 4는 선행기술문헌 1에 따른 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템에 적용된 서보 컨트롤 팩(SCP)을 나타내는 사시도이다.4 is a perspective view showing a servo control pack (SCP) applied to an actuator servo control system according to the prior art document 1.

선행기술문헌 1에 따른 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템(100)은 도 4에 도시된 바와 같이 특수 몰딩 처리되어 방수 및 내진동에 대한 신뢰성이 높으며 컴팩트한 사이즈로 제작된 서보 컨트롤 팩(SCP; Servo Control Pack)으로 팩키지화할 수 있으며, 선행기술문헌 1은 도 3과 더불어 컨트롤 유닛(30)의 제어신호에 따라 동작되는 샤프트(S)의 실제 궤도위치값에 대한 포텐셔미터(13)의 검출신호를 정전류(4∼20㎃)로 증폭하고 컨트롤 유닛(30)의 제어신호와 정전류로 증폭된 포텐셔미터(13)의 검출신호에 대한 편차를 구동신호로 증폭한 후 동작기준값과 비교하여 최종 동작신호로 출력하도록 제어하는 마이콤(40)과, 3초 이상의 터치에 의해 마이콤(40)으로 하여금 엑츄에이터(10)의 0∼100％의 궤도를 자동으로 설정하도록 명령하는 오토세팅 스위치(70), 그리고 마이콤(40)의 최종 동작신호에 따라 모터(M)의 정역회전에 대한 방향과 동작범위를 각각 설정하는 모드셀렉터(50)와, 모드셀렉터(50)의 설정에 따라 마이콤(40) 내의 최종 동작신호로서 모터(M)의 동작을 제어하는 드라이브 유닛(60)을 포함하는 것으로 되어 있다.4, the actuator servo control system 100 according to the prior art document 1 includes a Servo Control Pack (SCP), which is specially molded and manufactured in a compact size with high reliability against water and vibration, 3, the detection signal of the potentiometer 13 with respect to the actual orbit position value of the shaft S, which is operated in accordance with the control signal of the control unit 30, 20 mA), amplifies the control signal of the control unit 30 and the deviation of the detection signal of the potentiometer 13 amplified by the constant current with the driving signal, compares the deviation with the operation reference value, and outputs the result as the final operation signal. An auto setting switch 70 for instructing the microcomputer 40 to automatically set a trajectory of 0 to 100% of the actuator 10 by touching for 3 seconds or more, A mode selector 50 for setting a direction and an operation range for normal and reverse rotation of the motor M in accordance with a final operation signal and a motor selector 50 for selecting a motor M as a final operation signal in the microcomputer 40 And a drive unit 60 for controlling the operation of the vehicle.

도 5는 선행기술문헌 2(특허 제1385179호)에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 사시도이고, 도 6은 선행기술문헌 2에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 커버를 삭제한 사시도이며, 도 7은 선행기술문헌 2에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 블록도이다.FIG. 5 is a perspective view showing an actuator control device according to the prior art document 2 (patent No. 1385179), FIG. 6 is a perspective view of a cover showing the actuator control device according to the prior art document 2, 2 is a block diagram showing an actuator control device according to the present invention.

선행기술문헌 2에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치는 전체적으로 모터(M)의 정역회전에 대한 한계점[밸브(V); Full Open(100％)∼Full Close(0％)]을 미리 정하여 동작하는 상한 리미트 스위치(11) 및 하한 리미트 스위치(12), 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 검출신호로 변환하여 제공하는 포텐셔미터(13)를 구비한 엑츄에이터(10)를 자동 제어할 수 있도록 하고, 컨트롤 유닛(30)으로부터 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 또는 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호 중 어느 하나가 선택되어 제공될 경우 이에 맞추어 컨트롤 유닛(30)에서 선택된 전류 제어신호 및 전압 제어신호 중 어느 하나에 대응되도록 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)를 조작하여 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 모드 또는 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호 모드 중 어느 하나를 선택하고, 버퍼 증폭부(22)를 통해 DC 1∼5V의 신호가 마이콤(40)의 제어 입력단에 제공되도록 함에 따라 샤프트(S)의 실제 궤도위치값에 대한 포텐셔미터(13)의 검출신호를 정전류로 증폭하고 컨트롤 유닛(30)의 제어신호와 정전류로 증폭된 포텐셔미터(13)의 검출신호에 대한 편차를 구동신호로 증폭한 후 동작기준값과 비교하여 마이콤(40)에서 최종 동작신호로 출력하고, 마이콤(40)의 최종 동작신호에 따라 모터(M)의 정역회전에 대한 방향과 동작범위를 모드셀렉터(50)에서 각각 설정하며, 모드셀렉터(50)의 설정에 따라 마이콤(40)에서 최종 동작신호로서 모터(M)의 동작을 드라이브 유닛(60)에서 제어할 수 있도록 하며, 이러한 동작상태를 표시창(91)으로서 신속 정확 간편 용이하게 파악할 수 있도록 제안된 것이다.The actuator control apparatus according to the prior art document 2 generally has a limit point for normal and reverse rotation of the motor M (valve V; The upper limit switch 11 and the lower limit switch 12 which operate in advance with Full Open (100%) to Full Close (0%) and the actual orbital position value with respect to the rotation angle of the shaft (S) It is possible to automatically control the actuator 10 provided with the potentiometer 13 which is provided by converting the current from the control unit 30 and to output the current control signal from 0 to 20 mA, The current / voltage control signal mode selection switch (or the current / voltage control signal mode selection switch) is selected so as to correspond to any one of the current control signal and the voltage control signal selected in the control unit 30 in accordance with any one of the 0 to 5V and 1 to 5V voltage control signals 31 to select any one of 4 to 20 mA, 0 to 20 mA current control signal mode or 0 to 10 V, 2 to 10 V, 0 to 5 V, and 1 to 5 V voltage control signal mode, ) To provide a signal of 1 to 5 V DC to the control input of the microcomputer 40 Amplifies the detection signal of the potentiometer 13 with respect to the actual trajectory position value of the shaft S by a constant current and outputs the control signal of the control unit 30 and the deviation of the detection signal of the potentiometer 13 amplified by the constant current to a drive signal And outputs the final operation signal to the microcomputer 40. The direction and the operation range of the motor M in the forward and reverse rotations in accordance with the final operation signal of the microcomputer 40 are stored in the mode selector 50 And allows the microcomputer 40 to control the operation of the motor M as the final operation signal by the drive unit 60 according to the setting of the mode selector 50. This operation state is displayed as the display window 91 It is proposed to be able to grasp quickly, easily and easily.

도 8a는 선행기술문헌 2에 적용된 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 사진이고, 도 8b 및 도 8c는 선행기술문헌 2에 적용된 엑츄에이터 컨트롤 장치에 적용된 모터(M), 기아박스(G), 샤프트(S), 포텐셔미터(13)를 비롯한 베이스하우징을 나타내는 사진이다.FIG. 8A is a photograph showing an actuator control device applied to the prior art document 2, and FIGS. 8B and 8C are photographs of a motor M, a starter box G, a shaft S, and a motor M applied to an actuator control device applied to the prior art document 2, 1 is a photograph showing a base housing including a potentiometer 13. Fig.

선행기술문헌 2에 적용된 엑츄에이터 컨트롤 장치는 도 8a 내지 도 8c에 나타난 바와 같이 모터(M)의 회전력을 기어박스(G)를 통해 감속받아 샤프트(S)에 장착된 피동기어(P)에 전해주는 회전기어(H)와, 피동기어(P)에 맞물려 함께 회전되는 검출기어(K)를 통해 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치를 접촉에 의존되면서 물리적인 회전변화로 독출하고, 검출기어(K)의 물리적인 회전변화를 저항(Ω)으로 변환하여 검출신호로 검출[디스크(D)를 연동시키는 샤프트(S)의 물리적인 회전변화를 저항(Ω)으로 변환하여 검출]하는 포텐셔미터(Potentiometer; 13)를 포함하는 구조로 이루어진다.The actuator control device applied to the prior art document 2 is such that the rotational force of the motor M is decelerated through the gear box G and transmitted to the driven gear P mounted on the shaft S as shown in Figs. The actual orbital position of the shaft S with respect to the rotation angle of the shaft S is read through the physical rotation variation while being dependent on the contact through the rotation gear H and the detection gear K rotated together with the driven gear P, A potentiometer (not shown) for converting the physical rotation change of the gear K to a resistance Ω and converting the physical rotation change of the shaft S for detecting the detection (the disk D into a resistance Ω) (Potentiometer 13).

이때, 포텐셔미터(13)는 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치를 접촉에 의존되면서 물리적인 회전변화로 독출하고 이를 저항으로 변환하는 설계로 이루어지므로 인하여 동작시간이 경과될수록 접촉면이 마모되어 정상적인 검출이 어려울 뿐만 아니라 사용시 불량이 발생되고, 수명이 극히 짧아지는 문제점을 발생하고 있다.
At this time, the potentiometer 13 is designed to read the actual trajectory position relative to the rotational angle of the shaft S with a physical rotation change depending on the contact, and to convert the physical trajectory to a resistance. As a result, It is not only difficult to detect normally, but also causes defects during use and shortens the service life.

선행기술문헌 1 : 특허 제596534호(엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템)Prior Art Document 1: Patent No. 596534 (Actuator servo control system) 선행기술문헌 2 : 특허 제1385179호(엑츄에이터 컨트롤 장치)Prior Art Document 2: Patent No. 1385179 (actuator control device)

본 발명의 목적은 위치검출수단으로서 자계의 강도, 즉 자계의 변위를 감지하여 저항값으로 읽어들여 검출신호로 변환 제공하는 자계변위감지유닛을 적용하여 비접촉에 의한 반영구적 수명을 보장할 수 있고, 습도 및 먼지 등 극한환경의 영향을 받지 않으며 초정밀 제어를 가능케 할 수 있는 엑츄에이터 컨트롤 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide a magnetic field displacement detection unit that detects the intensity of a magnetic field, that is, the displacement of a magnetic field and reads it as a resistance value and converts it into a detection signal to ensure a semi-permanent lifetime by non- And to provide an actuator control device which is free from the influence of an extreme environment such as dust and which can enable ultra precise control.

본 발명의 목적은 이방성자석으로 하여금 회전기어의 중심에 뚫려진 고정홈에 채워진 에폭시접착제를 사이에 두고 끼워져 자력에 의해 압착되면서 고착되도록 하여 견고하고 간단한 고정을 가능케 할 수 있는 엑츄에이터 컨트롤 장치를 제공함에 있다.An object of the present invention is to provide an actuator control device capable of firmly and easily fixing an anisotropic magnet by being pressed and bonded by a magnetic force while being sandwiched by an epoxy adhesive filled in a fixing groove bored in the center of a rotary gear have.

본 발명의 목적은 이방성자석과 자계검출센서 상호간 수평상태 및 평행상태를 유지케 하면서 베이스하우징 속으로의 조립성까지 극대화시킬 수 있는 엑츄에이터 컨트롤 장치를 제공함에 있다.
An object of the present invention is to provide an actuator control apparatus capable of maximizing the assemblability into the base housing while maintaining the horizontal state and the parallel state between the anisotropic magnet and the magnetic field detecting sensor.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명은,According to an aspect of the present invention,

모터의 정역회전에 대한 한계점[밸브; Full Open(100％)∼Full Close(0％)]을 미리 정하여 동작하는 상한 리미트 스위치 및 하한 리미트 스위치, 샤프트의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 검출신호로 변환하여 제공하는 위치검출수단을 구비한 엑츄에이터와, 외부의 교류전원을 정류 및 평활하여 정전압의 직류전원으로 변환시키는 파워유닛과, 전류 제어신호 또는 전압 제어신호를 제공하는 컨트롤 유닛과, 상기 컨트롤 유닛의 전류 제어신호 또는 전압 제어신호를 완충 및 필터링하는 버퍼 증폭부와, 상기 컨트롤 유닛에서 선택된 전류 제어신호 및 전압 제어신호 중 어느 하나에 대응되도록 상기 버퍼 증폭부를 통해 전류 제어신호 모드 또는 전압 제어신호 모드를 선택하는 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치와, 상기 컨트롤 유닛의 전류 제어신호 또는 전압 제어신호에 따라 동작되는 상기 샤프트의 실제 궤도위치값에 대한 상기 위치검출수단의 검출신호를 정전류로 증폭하고 상기 컨트롤 유닛의 전류 제어신호 또는 전압 제어신호와 정전류로 증폭된 상기 위치검출수단의 검출신호에 대한 편차를 구동신호로 증폭한 후 동작기준값과 비교하여 최종 동작신호로 출력하도록 제어하는 마이콤과, 상기 마이콤의 최종 동작신호에 따라 상기 모터의 정역회전에 대한 방향과 동작범위를 각각 설정하는 모드셀렉터와, 상기 모드셀렉터의 설정에 따라 상기 마이콤 내의 최종 동작신호로서 상기 모터의 동작을 제어하는 드라이브 유닛을 포함하는 엑츄에이터 컨트롤 장치에 있어서,Limit on forward and reverse rotation of the motor (valve; An upper limit switch and a lower limit switch operating in advance with Full Open (100%) to Full Close (0%), and position detecting means for converting the actual orbital position value relative to the rotation angle of the shaft into a detection signal A control unit for providing a current control signal or a voltage control signal and a control unit for controlling the current control signal or the voltage control signal of the control unit A current / voltage control signal mode for selecting a current control signal mode or a voltage control signal mode through the buffer amplifier so as to correspond to any one of a current control signal and a voltage control signal selected by the control unit; And a control unit for controlling the current control signal or the voltage control signal of the control unit, Amplifies the detection signal of the position detection means with respect to the actual trajectory position value of the shaft by a constant current and outputs a deviation between the current control signal or the voltage control signal of the control unit and the detection signal of the position detection means amplified by the constant current as a drive signal A mode selector for setting a direction and an operation range of the motor in accordance with a final operation signal of the microcomputer according to a final operation signal of the microcomputer, And a drive unit for controlling an operation of the motor as a final operation signal in the microcomputer according to a setting, the actuator control apparatus comprising:

상기 위치검출수단은 상기 샤프트의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 자계의 강도에 따른 저항값으로 센싱하면서 검출신호로 변환 제공하는 자계변위감지유닛인 것을 그 기술적 구성상의 기본 특징으로 한다.
And the position detection means is a magnetic field displacement detection unit that converts a real track position value to a rotation angle of the shaft into a detection signal while sensing the resistance value according to the strength of the magnetic field.

본 발명은 위치검출수단으로서 자계의 강도, 즉 자계의 변위를 감지하여 저항값으로 읽어들여 검출신호로 변환 제공하는 자계변위감지유닛을 적용하여 비접촉에 의한 반영구적 수명을 보장할 수 있고, 습도 및 먼지 등 극한환경의 영향을 받지 않으며 초정밀 제어를 가능케 할 수 있는 효과가 있다.The present invention can be applied to a magnetic field displacement detection unit that detects the intensity of a magnetic field, that is, the displacement of a magnetic field, reads it as a resistance value, and converts it into a detection signal to guarantee a semi-permanent life by noncontact, So that it is not influenced by the extreme environment and it is possible to make super precise control possible.

본 발명은 회전기어의 중심에 삽입된 이방성자석의 N극 S극의 자계의 변위를 자계검출센서에서 저항값으로 센싱하면서 검출신호로 변환 제공하여 0도∼360° 범위에 걸쳐 샤프트의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 읽어낼 수 있도록 하여 비접촉에 의한 반영구적 수명을 보장할 수 있고, 습도 및 먼지 등 극한환경의 영향을 받지 않으며 초정밀 제어를 가능케 할 수 있는 효과가 있다.The present invention detects a displacement of a magnetic field of an N-pole S-pole of an anisotropic magnet inserted in the center of a rotary gear as a resistance value in a magnetic field detection sensor and converts it into a detection signal, It is possible to ensure the semi-permanent lifetime by noncontacting by reading the actual orbital positional value of the object, and it is possible to make super precise control possible without being influenced by the extreme environment such as humidity and dust.

본 발명은 이방성자석으로 하여금 회전기어의 중심에 뚫려진 고정홈에 채워진 에폭시접착제를 사이에 두고 끼워져 자력에 의해 압착되면서 고착되도록 하여 견고하고 간단한 고정을 가능케 할 수 있는 효과가 있다.The present invention is advantageous in that anisotropic magnets can be firmly and simply fastened by being pressed and fixed by a magnetic force while being sandwiched by an epoxy adhesive filled in a fixing groove bored in the center of a rotary gear.

본 발명은 이방성자석과 자계검출센서 상호간 수평상태 및 평행상태를 유지케 하면서 베이스하우징 속으로의 조립성까지 극대화시킬 수 있는 효과가 있다.
The present invention has the effect of maximizing the assembling property into the base housing while maintaining the horizontal state and the parallel state between the anisotropic magnet and the magnetic field detecting sensor.

도 1은 일반적인 엑츄에이터의 사용상태를 설명하기 위한 밸브를 포함한 사시도.
도 2는 선행기술문헌 1에 개시된 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템을 설명하기 위하여 밸브의 상측 캡을 개방하여 나타낸 평면도.
도 3은 선행기술문헌 1에 따른 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템을 나타내는 블록도.
도 4는 선행기술문헌 1에 따른 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템에 적용된 서보 컨트롤 팩(SCP)을 나타내는 사시도.
도 5는 선행기술문헌 2에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 사시도.
도 6은 선행기술문헌 2에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 커버를 삭제한 사시도.
도 7은 선행기술문헌 2에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 블록도.
도 8a는 선행기술문헌 2에 적용된 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 사진.
도 8b 및 8c는 선행기술문헌 2에 적용된 엑츄에이터 컨트롤 장치에 적용된 모터, 기아박스, 샤프트, 포텐셔미터를 비롯한 베이스하우징을 나타내는 사진.
도 9는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 블록도.
도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따라 AC 220V용 엑츄에이터 컨트롤 장치를 각각 나타내는 사시방향 사진 및 평면방향 사진.
도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 DC 24V용 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 사시방향 사진 및 평면방향 사진.
도 12a는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 내부구조를 촬영한 사진.
도 12b는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 모터, 기어박스 및 샤프트를 촬영한 사진.
도 12c는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 리미트기판 및 센서기판을 촬영한 사진.
도 12d는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 베이스하우징을 촬영한 사진.
도 12e는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 베이스하우징에 리미트기판 및 센서기판을 조립한 상태를 촬영한 사진.
도 12f는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 베이스하우징에 리미트기판 및 센서기판을 조립한 후 샤프트를 끼운 상태를 촬영한 사진.
도 12g는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 베이스하우징에 리미트기판 및 센서기판을 조립하고 샤프트를 끼운 후 기어박스를 조립한 상태를 촬영한 사진.
도 13a는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 기어박스의 저면을 촬영한 사진.
도 13b는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 기어박스에 샤프트가 조립된 상태의 저면을 촬영한 사진.
도 14a는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치에 적용된 자계변위감지유닛의 원리를 설명하기 위한 개념도.
도 14b는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치에 적용된 자계변위감지유닛의 원리를 설명하기 위한 모형도.
도 14c는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치에 적용된 자계변위감지유닛을 설명하기 위한 이방성자석 및 센서기판 부분을 촬영한 사진.1 is a perspective view including a valve for explaining a state of use of a general actuator;
BACKGROUND OF THE INVENTION Field of the Invention [0001] The present invention relates to an actuator servo control system,
3 is a block diagram showing an actuator servo control system according to the prior art document 1;
4 is a perspective view showing a servo control pack (SCP) applied to an actuator servo control system according to the prior art document 1;
5 is a perspective view showing an actuator control device according to the prior art document 2;
6 is a perspective view in which a cover showing an actuator control device according to the prior art document 2 is removed.
7 is a block diagram showing an actuator control device according to the prior art document 2;
8A is a photograph showing an actuator control device applied to the prior art document 2. Fig.
8B and 8C are photographs showing a base housing including a motor, a starter box, a shaft, and a potentiometer applied to an actuator control device applied to the prior art document 2;
9 is a block diagram showing an actuator control apparatus according to the present invention.
FIGS. 10A and 10B are photographs of an actuator control device for an AC 220V according to the present invention in a perspective view and a plan view, respectively. FIG.
FIGS. 11A and 11B are photographs of a control device for a DC 24 V actuator according to the present invention in a perspective view and a plan view. FIG.
12A is a photograph of an internal structure of an actuator control device according to the present invention.
12B is a photograph of a motor, a gear box and a shaft of an actuator control device according to the present invention.
12C is a photograph of a limit substrate and a sensor substrate of an actuator control device according to the present invention.
12D is a photograph of a base housing of an actuator control device according to the present invention.
12E is a photograph of a state in which a limit substrate and a sensor substrate are assembled to a base housing of an actuator control device according to the present invention.
FIG. 12f is a photograph of a state in which a shaft is inserted after assembling a limit substrate and a sensor substrate in a base housing of an actuator control device according to the present invention. FIG.
FIG. 12G is a photograph of a state in which a limit substrate and a sensor substrate are assembled in a base housing of an actuator control device according to the present invention, and a gear box is assembled after a shaft is inserted.
13A is a photograph of a bottom surface of a gear box of an actuator control device according to the present invention.
13B is a photograph of a bottom surface of a gear box of an actuator control device according to the present invention in which a shaft is assembled.
14A is a conceptual diagram for explaining the principle of a magnetic field displacement detection unit applied to an actuator control apparatus according to the present invention.
FIG. 14B is a schematic diagram for explaining the principle of a magnetic field displacement sensing unit applied to an actuator control device according to the present invention; FIG.
FIG. 14C is a photograph of a portion of an anisotropic magnet and a sensor substrate for explaining a magnetic field displacement sensing unit applied to an actuator control device according to the present invention. FIG.

본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치의 바람직한 실시예를 도면을 참조하면서 설명하기로 하고, 그 실시예로는 다수 개가 존재할 수 있으며, 이러한 실시예를 통하여 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 더욱 잘 이해할 수 있게 된다.The present invention will now be described more fully with reference to the accompanying drawings, in which exemplary embodiments of the invention are shown. These and other objects, features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, .

도 9는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 블록도이고, 도 10a 및 도 10b는 본 발명에 따라 AC 220V용 엑츄에이터 컨트롤 장치를 각각 나타내는 사시방향 사진 및 평면방향 사진이고, 도 11a 및 도 11b는 본 발명에 따른 DC 24V용 엑츄에이터 컨트롤 장치를 나타내는 사시방향 사진 및 평면방향 사진이다.9A and 9B are block diagrams showing an actuator control apparatus according to the present invention, FIGS. 10A and 10B are a perspective view and a plan view, respectively, of an actuator control device for AC 220V according to the present invention, 12 is a perspective view and plan view of an actuator control device for DC 24 V according to the present invention.

본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치는 도 9 내지 도 11b에 도시된 바와 같이 모터(M)의 정역회전에 대한 한계점[밸브(V); Full Open(100％)∼Full Close(0％)]을 미리 정하여 동작하는 상한 리미트 스위치(11) 및 하한 리미트 스위치(12), 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 검출신호로 변환하여 제공하는 위치검출수단(13)을 구비한 엑츄에이터(10)와, 외부의 교류전원을 정류 및 평활하여 정전압의 직류전원으로 변환시키는 파워유닛(21)과, 전류 제어신호 또는 전압 제어신호를 제공하는 컨트롤 유닛(30)과, 컨트롤 유닛(30)의 전류 제어신호 또는 전압 제어신호를 완충 및 필터링하는 버퍼 증폭부(22)와, 컨트롤 유닛(30)에서 선택된 전류 제어신호 및 전압 제어신호 중 어느 하나에 대응되도록 상기 버퍼 증폭부(22)를 통해 전류 제어신호 모드 또는 전압 제어신호 모드를 선택하는 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)와, 컨트롤 유닛(30)의 전류 제어신호 또는 전압 제어신호에 따라 동작되는 샤프트(S)의 실제 궤도위치값에 대한 상기 위치검출수단(13)의 검출신호를 정전류로 증폭하고 컨트롤 유닛(30)의 전류 제어신호 또는 전압 제어신호와 정전류로 증폭된 상기 위치검출수단(13)의 검출신호에 대한 편차를 구동신호로 증폭한 후 동작기준값과 비교하여 최종 동작신호로 출력하도록 제어하는 마이콤(40)과, 터치에 의해 상기 마이콤(40)으로 하여금 엑츄에이터(10)의 0∼100％의 궤도를 자동으로 설정하도록 명령하는 오토세팅 스위치(70)와, 마이콤(40)의 최종 동작신호에 따라 모터(M)의 정역회전에 대한 방향과 동작범위를 각각 설정하는 모드셀렉터(50)와, 모드셀렉터(50)의 설정에 따라 상기 마이콤(40) 내의 최종 동작신호로서 모터(M)의 동작을 제어하는 드라이브 유닛(60)과, 상기 마이콤(40)의 제어에 따라 엑츄에이터(10)의 상태를 표시하는 표시창(91)을 포함한다.The actuator control device according to the present invention is a control device for limiting the forward and reverse rotation of the motor M (valve V; The upper limit switch 11 and the lower limit switch 12 which operate in advance with Full Open (100%) to Full Close (0%) and the actual orbital position value with respect to the rotation angle of the shaft (S) A power unit 21 for rectifying and smoothing an external AC power source to convert it into a DC voltage of a constant voltage, and a control unit A buffer amplifier 22 for buffering and filtering a current control signal or a voltage control signal of the control unit 30 and a control unit 30 for controlling the current control signal and the voltage control signal selected by the control unit 30 A current / voltage control signal mode selection switch 31 for selecting either a current control signal mode or a voltage control signal mode through the buffer amplifier 22 so as to correspond to any one of the current control signal or the voltage control signal mode, Control signal Amplifies the detection signal of the position detection means 13 with respect to the actual trajectory position value of the shaft S operated in accordance with the current control signal or the voltage control signal of the control unit 30, The microcomputer 40 controls the microcomputer 40 to amplify a deviation of the detection signal of the detection means 13 with a drive signal and to output the result as a final operation signal in comparison with an operation reference value. And an automatic setting switch 70 for automatically setting the trajectory of 0 to 100% of the motor M in accordance with the last operation signal of the microcomputer 40 A drive unit 60 for controlling the operation of the motor M as a final operation signal in the microcomputer 40 according to the setting of the mode selector 50 and the mode selector 50, The state of the actuator 10 It includes a display 91 for display.

마이콤(40)은 컨트롤 유닛(30)의 전류 제어신호 또는 전압 제어신호에 따라 동작되는 샤프트(S)의 실제 궤도위치에 대한 위치검출수단(13)의 검출신호를 정전류로 증폭 출력하고, 컨트롤 유닛(30)의 제어신호와 정전류로 증폭된 위치검출수단(13)의 검출신호에 대한 편차를 구동신호로 증폭한 후 다시 구동신호를 동작기준값과 비교하여 최종 동작신호로 출력한다.The microcomputer 40 amplifies and outputs the detection signal of the position detecting means 13 with the constant current to the actual trajectory position of the shaft S operated according to the current control signal or the voltage control signal of the control unit 30, Amplifies the deviation of the detection signal of the position detecting means 13 amplified by the control signal of the amplifier 30 and the detection signal of the constant current with the drive signal, then compares the drive signal with the operation reference value and outputs it as the final operation signal.

이때, 위치검출수단(13)의 검출신호를 정전류로 증폭 출력한다는 의미는 부하변동에 관계없이 항상 일정한 전류를 유지토록 하여, 예를 들면 출력전류를 4㎃로 흐르게 한 상태에서 모니터링을 위한 출력단을 단락(Short)시키거나 모니터링을 위한 출력저항을 25Ω또는 250Ω으로 변경하더라도 항상 4㎃의 전류를 유지토록 하여 사용환경에 따라 출력부하저항을 자유롭게 선택하여 사용할 수 있도록 하는 뜻으로 정의된다.At this time, the meaning of amplifying the detection signal of the position detection means 13 by a constant current means that the constant current is always maintained regardless of the load variation. For example, when the output current flows to 4 mA, Even if the output resistance for shorting or monitoring is changed to 25 Ω or 250 Ω, it is always defined to maintain the current of 4 mA so that the output load resistor can be freely selected and used according to the usage environment.

드라이브 유닛(60)은 모드셀렉터(50)의 설정에 따라 마이콤(40)의 최종 동작신호를 활용하여 모터(M)의 동작을 직접 제어하는 것으로 SSR드라이브 유닛(Solid State Relay Drive Unit; 61)으로 제작한다.The drive unit 60 directly controls the operation of the motor M by utilizing the final operation signal of the microcomputer 40 in accordance with the setting of the mode selector 50 and is connected to an SSR drive unit (Solid State Relay Drive Unit) 61 And make them.

SSR드라이브 유닛(61)은 마이콤(40)의 최종 동작신호를 받아 모터(M)의 동작을 제어하는 반도체 스위치 소자로서 일반적인 릴레이(Relay)로 구현할 수도 있으나, 통상의 릴레이는 동작 응답시간이 늦어 정밀제어에 한계가 있고 기구적 접점으로 이루어져 있어 수명이 짧아지므로 본 발명에서는 드라이브 유닛(60)을 SSR드라이브 유닛(61)으로서 적용한다.The SSR drive unit 61 is a semiconductor switch element that receives the final operation signal of the microcomputer 40 and controls the operation of the motor M. The SSR drive unit 61 may be implemented as a general relay, The drive unit 60 is applied as the SSR drive unit 61 because the lifetime is shortened because the control is limited and the mechanical contact is made.

드라이브 유닛(60)을 SSR드라이브 유닛(61)으로서 채용할 경우 접점수명이 반영구적이며 동작응답속도가 빨라 정밀제어가 가능하고 소비전류가 적어 효율이 높으며 소형 및 경량화가 가능하다.When the drive unit 60 is employed as the SSR drive unit 61, the life of the contact is semi-permanent, the operation response speed is fast, the precision control is possible, the current consumption is low, and the efficiency is high.

본 발명에 따라 컨트롤 유닛(30)은 전류 제어신호 및 전압 제어신호 중 어느 하나를 선택하여 버퍼 증폭부(22)에 제공하고, 이렇게 컨트롤 유닛(30)에서 선택된 전류 제어신호 및 전압 제어신호 중 어느 하나에 대응되도록 전류 제어신호 모드 또는 전압 제어신호 모드를 선택하는 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)를 포함한다.According to the present invention, the control unit 30 selects either the current control signal or the voltage control signal and supplies the current control signal and the voltage control signal to the buffer amplifier 22, And a current / voltage control signal mode selection switch 31 for selecting a current control signal mode or a voltage control signal mode so as to correspond to one of them.

더욱 구체적으로, 컨트롤 유닛(30)은 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 또는 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호를 선택하여 버퍼 증폭부(22)에 제공할 수 있고, 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)에서는 컨트롤 유닛(30)에서 선택 제공된 제어신호가 전류 제어신호이든 전압 제어신호이든 모두 호환하여 적용할 수 있도록 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 모드 또는 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호 모드를 선택할 수 있도록 하는 것이다.More specifically, the control unit 30 selects 4 to 20 mA, 0 to 20 mA current control signals or 0 to 10 V, 2 to 10 V, 0 to 5 V, and 1 to 5 V voltage control signals, And the current / voltage control signal mode selection switch 31 may be provided with a current control signal or a voltage control signal in a range of 4 to 20 mA, 0 ~ 20mA current control signal mode or 0 ~ 10V, 2 ~ 10V, 0 ~ 5V, 1 ~ 5V voltage control signal mode.

이에 따라, 컨트롤 유닛(30)에서 선택된 전류 제어신호 또는 전압 제어신호의 종류에 관계없이 단일의 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)만으로도 각 환경에 맞추어 나아가 사용자의 선택에 맞추어 호환성 있게 사용할 수 있게 되어 다양성과 생산성의 보장을 기할 수 있게 된다.Accordingly, regardless of the type of the current control signal or the voltage control signal selected in the control unit 30, only a single actuator control device 100 can be used in accordance with the user's preferences, It can be guaranteed.

바람직하게, 컨트롤 유닛(30)의 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 또는 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호의 선택에 따라 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)는 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 모드, 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호 모드를 선택할 수 있다.Preferably, the current / voltage control signal mode is selected according to the selection of 4 to 20 mA, 0 to 20 mA current control signals of the control unit 30 or 0 to 10 V, 2 to 10 V, 0 to 5 V, The selection switch 31 can select the current control signal mode of 4 to 20 mA, 0 to 20 mA, 0 to 10 V, 2 to 10 V, 0 to 5 V, and 1 to 5 V voltage control signal mode.

즉, 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)는 컨트롤 유닛(30)의 4∼20㎃ 전류 제어신호의 선택 제공에 따라 4∼20㎃ 전류 제어신호 모드를 선택하고, 컨트롤 유닛(30)의 0∼20㎃ 전류 제어신호의 선택 제공에 따라 0∼20㎃ 전류 제어신호 모드를 선택하고, 컨트롤 유닛(30)의 0∼10V 전압 제어신호의 선택 제공에 따라 0∼10V의 전압 제어신호 모드를 선택하고, 컨트롤 유닛(30)의 2∼10V 전압 제어신호의 선택 제공에 따라 2∼10V의 전압 제어신호 모드를 선택하고, 컨트롤 유닛(30)의 0∼5V 전압 제어신호의 선택 제공에 따라 0∼5V의 전압 제어신호 모드를 선택하고, 컨트롤 유닛(30)의 1∼5V 전압 제어신호의 선택 제공에 따라 1∼5V 전압 제어신호 모드를 선택한다.That is, the current / voltage control signal mode selection switch 31 selects the 4 to 20 mA current control signal mode according to the selection of the 4 to 20 mA current control signal of the control unit 30, 0 ~ 20mA Current control signal selection 0 ~ 20mA current control signal mode is selected and 0 ~ 10V voltage control signal mode of 0 ~ 10V voltage control signal of control unit 30 is provided. And selects a voltage control signal mode of 2 to 10V according to the selection of the 2 to 10V voltage control signal of the control unit 30 and selects 0 to 5V according to the selection of the 0 to 5V voltage control signal of the control unit 30. [ And selects the 1 to 5V voltage control signal mode according to the selection of the 1 to 5V voltage control signal of the control unit 30. [

보다 구체적으로, 스위치1(S1), 스위치2(S2) 및 스위치3(S3)으로서 전류 제어신호 모드 전압 제어신호 모드를 선택할 수 있으며, 이들 스위치1(S1), 스위치2(S2) 및 스위치3(S3)의 ON/OFF 조합에 따라 아래의 표 1(아래의 표 1은 스위치의 조합으로 전류 제어신호 모드 전압 제어신호 모드를 선택할 수 있다는 의미이고 다른 조합으로도 가능함은 동일 범주에 속한다 할 것이며, 이하 다른 표 역시 같은 의미로 해석되는 것으로 한다)과 같은 제어신호 모드가 선택된다.More specifically, the current control signal mode voltage control signal mode can be selected as the switch 1 (S1), the switch 2 (S2) and the switch 3 (S3) (Table 1 below indicates that the current control signal mode voltage control signal mode can be selected by a combination of the switches according to the ON / OFF combination of the ON / OFF combinations of the switches S3 and S3, , Hereinafter the same shall apply to the other tables).

[표 1][Table 1]

이와 같이, 스위치1(S1) 내지 스위치3(S3)의 ON/OFF 조합으로서 제어신호 모드를 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 모드, 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호 모드로서 선택 활용할 수 있게 되어 단일의 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)로서 보다 다양한 환경에 능동적으로 맞추어 응용할 수 있게 되는 것이다.As described above, as the ON / OFF combination of the switches 1 (S1) to 3 (S3), the control signal mode is set to 4 to 20 mA, 0 to 20 mA current control signal mode, 0 to 10 V, 2 to 10 V, 0 to 5 V, 1 to 5V voltage control signal mode, so that the single actuator control apparatus 100 can be applied to various environments more actively.

그리고, 버퍼 증폭부(22)는 입력부하저항(RL) 250Ω을 구비하여 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 4∼20㎃로서 제공될 경우 완충 및 필터링하면서 오옴의 법칙에 따라 DC 1∼5V로 변환하여 마이콤(40)의 제어 입력단에 제공하도록 구성된다.When the control signal of the control unit 30 is provided as 4 to 20 mA, the buffer amplifier 22 has an input load resistor RL of 250 OMEGA. And provides it to the control input of the microcomputer 40.

* 오옴의 법칙* Ohm's Law

전압 V = I * R, 전류 I = V / R, 저항 R = V / IVoltage V = I * R, current I = V / R, resistance R = V / I

바람직하게, 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 0∼5V 또는 0∼10V 전압 제어신호일 경우 마이콤(40)은 제어신호 속에 0.2V 이하의 잡음신호가 포함되면 스킵(Skip; 무시)하도록 한다.Preferably, when the control signal of the control unit 30 is a 0 to 5V or 0 to 10V voltage control signal, the microcomputer 40 skips (skips) when a noise signal of 0.2 V or less is included in the control signal.

컨트롤 유닛(30)의 제어신호에는 장거리 전송에 따른 각종 노이즈(Noise) 및 왜란이 포함되어 있어 엑츄에이터(10)의 오동작의 원인이 될 수 있으므로 이를 완충 및 필터링하기 위하여 버퍼 증폭부(22)를 제공하는 것으로 이해될 수 있다.The control signal of the control unit 30 includes various noise and disturbance due to long-distance transmission, which may cause malfunction of the actuator 10. Therefore, the buffer amplifier 22 is provided to buffer and filter the actuator 10 . &Lt; / RTI >

컨트롤 유닛(30)에 의한 제어신호가 0∼5V 또는 0∼10V 전압 제어신호일 경우 외부로부터의 잡음신호가 민감하게 유입될 수 있으므로 마이콤(40)으로 하여금 그 제어신호 속에 0.2V 이하의 잡음신호가 포함되면 스킵(Skip; 무시)토록 함으로써 잡음신호에 의한 오동작을 미연에 방지할 수 있도록 하는 것이다.If the control signal from the control unit 30 is a 0 to 5 V or 0 to 10 V voltage control signal, a noise signal from the outside can be inputted sensitively, so that the microcomputer 40 causes the noise signal of 0.2 V or less If it is included, skipping (skipping) is performed so that a malfunction due to a noise signal can be prevented in advance.

한편, 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)는 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)로서 4∼20㎃ 또는 0∼20㎃ 전류 제어신호가 선택되거나 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 중 어느 하나의 전압 제어신호가 선택되어 엑츄에이터(10)가 구동되더라도 4∼20㎃의 피드백신호를 출력하여 모니터링할 수 있도록 하는 피드백드라이브 증폭부(41)를 포함할 수 있다.Meanwhile, the actuator control apparatus 100 according to the present invention may include a current / voltage control signal mode selection switch 31 that selects a current control signal of 4 to 20 mA or a current control signal of 0 to 20 mA, And a feedback drive amplifier 41 for outputting and monitoring a feedback signal of 4 to 20 mA even if any one of the voltage control signals of 5V and 1 to 5V is selected and the actuator 10 is driven.

엑츄에이터 컨트롤 장치(100)에 있어서 제어신호는 흔히 4∼20㎃ 전류 제어신호를 적용하고 있고, 사용자 역시 대부분 4∼20㎃ 전류 제어신호를 쉽게 인식하고 이해하고 있어, 본 발명에서는 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치(31)로서 4∼20㎃, 0∼20㎃ 전류 제어신호 모드 또는 0∼10V, 2∼10V, 0∼5V, 1∼5V 전압 제어신호 모드와 같은 어떠한 제어신호를 선택하여 입력하더라도 그 피드백신호만큼은 4∼20㎃로서 출력할 수 있도록 피드백드라이브 증폭부(41)를 구비하여 사용상의 편리성을 극대화시킬 수 있도록 하는 것이다.In the actuator control apparatus 100, the control signal is often 4 to 20 mA current control signal, and most of the user also easily recognizes and understands the 4 to 20 mA current control signal. In the present invention, Even if any control signal such as 4 to 20 mA, 0 to 20 mA current control signal mode or 0 to 10 V, 2 to 10 V, 0 to 5 V, 1 to 5 V voltage control signal mode is selected as the mode selection switch 31 And the feedback drive amplifier section 41 is provided so as to output the feedback signal as 4 to 20 mA, thereby maximizing the convenience of use.

이어서, 본 발명의 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)는 모터(M)의 회전력(Torque) 이상, 상한 리미트 스위치(11) 및 하한 리미트 스위치(12)의 불량, 위치검출수단(13)의 오류를 각각 센싱하여 마이콤(40)에 페일신호(Fail Signal)로 보내는 페일 디텍터(Fail Detector; 92)를 포함한다.The actuator control apparatus 100 of the present invention detects an error of the torque of the motor M, a failure of the upper limit switch 11 and the lower limit switch 12, And a fail detector 92 for sending the fail signal to the microcomputer 40 as a fail signal.

페일 디텍터(92)에 의해 모터(M)의 회전력(Torque) 이상, 상한 리미트 스위치(11) 및 하한 리미트 스위치(12)의 불량, 위치검출수단(13)의 오류를 센싱하면서 마이콤(40)으로 보내 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)로 하여금 실시간으로 인식토록 하는 것이다.The fail detector 92 and the microcomputer 40 detect the error of the position detecting means 13 and the error of the upper limit switch 11 and the lower limit switch 12 by checking the torque of the motor M by the fail detector 92, And sends the actuator control apparatus 100 to recognize it in real time.

이때, 마이콤(40)은 페일 디텍터(92)의 페일신호를 수신할 경우 밸브(V)를 Full Open(100％), Full Close(0％) 또는 Stop(현재상태 유지)시키도록 하는 최종 동작신호를 발생할 수 있도록 하여 안전사고[엑츄에이터(10)의 지속적인 동작으로 파손되는 현상]를 미연에 방지한다.At this time, when the fail signal of the fail detector 92 is received, the microcomputer 40 generates a final operation signal (Full Open (100%), Full Close (0%) or Stop So that a safety accident (a phenomenon of breakage due to continuous operation of the actuator 10) is prevented in advance.

바람직하게, 마이콤(40)은 페일 디텍터(92)로부터 최초 페일신호를 수신할 경우 밸브(V)를 제어하기 위한 Full Open(100％), Full Close(0％) 또는 Stop(현재상태 유지)시키기 전 엑츄에이터(10)를 직전 구동상태로 재 구동시키고, 엑츄에이터(10)의 재 구동에도 불구하고 페일 디텍터(92)로부터 두 번째 페일신호를 수신할 경우 밸브(V)를 Full Open(100％), Full Close(0％) 또는 Stop(현재상태 유지)시키는 최종 동작신호를 발생토록 한다.Preferably, the microcomputer 40 controls the valves V to be fully open (100%), full close (0%), or stop (current state) for controlling the valve V when receiving the first fail signal from the fail detector The valve V is fully opened (100%) when the second actuator fails and the second actuator fails to operate again when the second actuator fails to receive the second fail signal from the fail detector 92, To generate a final action signal that will cause Full Close (0%) or Stop (keep current state).

이때, 최초 페일신호 발생시 재 구동 주기는 3sec로 하고, 그 재 구동시간은 3sec로 하며, 나아가 재 구동 반복횟수는 1회로 하여, 주변 환경에 따라 제어신호 속에 잡음신호가 갑자기 들어올 경우 적어도 1회에 한하여 그 불량유무를 재 신임토록 하여 엑츄에이터(10)의 동작 정지를 신중하게 결정할 수 있도록 한다.At this time, the re-drive period is 3 sec, the re-drive time is 3 sec, and the number of re-drive repetition is 1, and when the noise signal suddenly enters the control signal according to the surrounding environment, So that it is possible to carefully determine whether the actuator 10 is stopped or not.

한편, 모드셀렉터(50)는 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 작은 값(4㎃, 0㎃, 0V, 2V, 0V, 1V; 차례대로 표기함)에서 큰 값(20㎃, 20㎃, 10V, 10V, 5V, 5V; 차례대로 기재함)으로 변화될 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)를 최대 역회전[밸브(V); Full Close(0％)]으로부터 최대 정회전[밸브(V); Full Open(100％)]에 이르기까지 동작시키는 리버스모드(Reverse Mode), 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 작은 값(4㎃, 0㎃, 0V, 2V, 0V, 1V; 차례대로 표기함)에서 큰 값(20㎃, 20㎃, 10V, 10V, 5V, 5V; 차례대로 기재함)으로 변화될 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)를 최대 정회전[밸브(V); Full Open(100％)]으로부터 최대 역회전[밸브(V); Full Close(0％)]에 이르기까지 동작시키는 다이렉트모드(Direct Mode)를 각각 설정하는 액션모드(Action Mode)를 포함하고, 나아가 페일 디텍터(92)로부터 두 번째 페일신호가 수신될 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)를 최대 정회전[밸브(V); Full Open(100％)]시키는 오픈모드(Open Mode), 엑츄에이터(10)의 모터(M)를 최대 역회전[밸브(V); Full Close(0％)]시키는 클로즈모드(Close Mode), 엑츄에이터(10)의 모터(M)의 동작 직전상태로 유지시키는 스톱모드(Stop Mode)를 각각 설정하는 페일모드(Fail Mode)를 포함한다.On the other hand, when the control signal of the control unit 30 is a large value (20 mA, 20 mA, 10 V) in a small value (4 mA, 0 mA, 0 V, 2 V, 0 V, 1 V , 10V, 5V, 5V), the motor M of the actuator 10 is rotated in the maximum reverse direction (valve V; Full Close (0%)] to the maximum positive rotation (valve (V); (4mA, 0mA, 0V, 2V, 0V, 1V, in order) of the control unit 30 in the reverse mode, (Valve V) when the motor M of the actuator 10 is changed to a large value (20 mA, 20 mA, 10 V, 10 V, 5 V, 5 V; Full Open (100%)] to the maximum reverse rotation [valve (V); And a direct mode in which a direct mode is set up to operate up to a full lock (Full Close (0%)). Further, when a second fail signal is received from the fail detector 92, To the maximum forward rotation (valve (V); Full Open (100%)], the motor M of the actuator 10 is rotated in the maximum reverse direction (valve (V); And a stop mode (Stop Mode) for holding the actuator 10 in a state immediately before the operation of the motor M of the actuator 10, .

그리고, 마이콤(40) 내에서 구동신호에 비교되는 동작기준값을 엑츄에이터(10)의 모터(M)의 반응 민감도로 활용되도록 동작폭(불감대; Narrow/Wide)을 조절하여 설정하는 데드밴드모드(Dead Band Mode)를 포함할 수 있다.In the deadband mode in which the operation reference value to be compared with the drive signal in the microcomputer 40 is set by adjusting the operation width (Narrow / Wide) so as to be utilized as the reaction sensitivity of the motor M of the actuator 10 Dead Band Mode).

액션모드(Action Mode)는 스위치4(S4)에 의해 이루어지고, 페일모드(Fail Mode)는 스위치5(S5) 및 스위치6(S6)에 의해 이루어지고, 데드밴드모드는 스위치7(S7)에 의해 이루어지며, 스위치4(S4), 스위치5(S5), 스위치6(S6) 및 스위치7(S7)의 ON/OFF 조합에 따라 아래의 표 2와 같은 모드가 선택될 수 있도록 설계된다.The fail mode is performed by the switches 5 (S5) and 6 (S6), and the dead band mode is performed by the switch 7 (S7) And is designed so that the modes shown in Table 2 below can be selected in accordance with ON / OFF combinations of the switches 4 (S4), 5 (S5), 6 (S6) and 7 (S7).

[표 2][Table 2]

더욱 구체적으로, 액션모드의 리버스모드는 제어신호가 검출신호보다 작으면 모터(M)의 회전방향을 정회전시켜 그 편차만큼 밸브(V)가 열릴 수 있도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하며 그 반대일 경우에는 모터(M)의 회전방향을 역회전시켜 그 편차만큼 밸브(V)가 닫힐 수 있도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하고, 액션모드의 다이렉트모드는 제어신호가 검출신호보다 작으면 모터(M)의 회전방향을 역회전시켜 그 편차만큼 밸브(V)가 닫힐 수 있도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하며 그 반대일 경우에는 모터(M)의 회전방향을 정회전시켜 그 편차만큼 밸브(V)가 열릴 수 있도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의한다.More specifically, the reverse mode of the action mode defines the final operation signal of the microcomputer 40 so that the valve V can be opened by the deviation of the rotation direction of the motor M when the control signal is smaller than the detection signal And in the opposite case, the rotation direction of the motor M is reversed to define the final operation signal of the microcomputer 40 so that the valve V can be closed by the deviation, and in the direct mode of the action mode, Signal, the final operation signal of the microcomputer 40 is defined so that the valve V can be closed by the deviation of the rotation direction of the motor M, and if it is the opposite, the rotation direction of the motor M is defined as And defines the final operation signal of the microcomputer 40 so that the valve V can be opened by the deviation.

액션모드 중 리버스모드를 설정하고자 스위치4(S4)를 ON으로 하면, 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 예를 들어 4㎃일 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)가 최대 역회전하여 밸브(V)가 Full Close(0％) 상태로 전환되도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하고, 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 예를 들어 20㎃일 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)가 최대 정회전하여 밸브(V)가 Full Open(100％) 상태로 전환되도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하게 된다.When the switch 4 (S4) is set to ON to set the reverse mode in the action mode, when the control signal of the control unit 30 is, for example, 4 mA, the motor M of the actuator 10 rotates in the maximum reverse direction, The final operation signal of the microcomputer 40 is defined so as to switch the state of the motor M of the actuator 10 to the full close state (0%) when the control signal of the control unit 30 is 20 mA, And the final operation signal of the microcomputer 40 is defined so that the valve V is switched to the full open state (100%).

반면, 액션모드 중 다이렉트모드를 설정하고자 스위치4(S4)를 OFF로 하면, 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 예를 들어 4㎃일 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)가 최대 정회전하여 밸브(V)가 Full Open(100％) 상태로 전환되도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하고, 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 예를 들어 20㎃일 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)가 최대 역회전하여 밸브(V)가 Full Close(0％) 상태로 전환되도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하게 된다.On the other hand, if the switch 4 (S4) is turned off to set the direct mode during the action mode, if the control signal of the control unit 30 is, for example, 4 mA, the motor M of the actuator 10 makes the maximum- The final operation signal of the microcomputer 40 is defined so that the control signal V is switched to the full open state and the control signal of the control unit 30 is 20 mA, Of the microcomputer 40 so that the valve V is switched to the full close (0%) state.

한편, 페일모드 중의 오픈모드를 설정하고자 스위치5(S5)를 ON으로 하고, 스위치6(S6)을 OFF로 하면 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 차단될 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)를 최대 정회전시켜 밸브(V)가 Full Open(100％) 되도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하고, 페일모드 중의 스톱모드를 설정하고자 스위치5(S5)를 OFF로 하고 스위치6(S6)을 OFF로 하면 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 차단될 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M) 동작 직전상태에서 멈추도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의하고, 페일모드 중의 클로즈모드를 설정하고자 스위치5(S5)를 OFF로 하고 스위치6(S6)을 ON으로 하면 컨트롤 유닛(30)의 제어신호가 차단될 경우 엑츄에이터(10)의 모터(M)를 최대 역회전시켜 밸브(V)가 Full Close(0％) 되도록 마이콤(40)의 최종 동작신호를 정의한다.On the other hand, when the control signal of the control unit 30 is interrupted when the switch 5 (S5) is turned ON and the switch 6 (S6) is turned OFF to set the open mode during the fail mode, The final operation signal of the microcomputer 40 is defined so that the valve V is fully opened (100%) by the maximum forward rotation, and the switch 5 (S5) is set to OFF to set the stop mode in the fail mode and the switch 6 (S6 , The final operation signal of the microcomputer 40 is defined so as to stop in the state immediately before the operation of the motor M of the actuator 10 when the control signal of the control unit 30 is turned off, When the control signal of the control unit 30 is interrupted when the switch 5 (S5) is turned OFF and the switch 6 (S6) is turned ON, the motor M of the actuator 10 is rotated in the maximum reverse direction, Of the microcomputer 40 is set to Full Close (0%).

나아가, 데드밴드 스위치(S7)는 위치검출수단(13)의 구동신호에 비교되는 마이콤(40) 내의 동작기준값을 엑츄에이터(10)의 모터(M)의 반응 민감도로 활용되도록 동작폭(불감대)으로서 조절하여 미리 설정하는 것으로 데드밴드 스위치(S7)를 OFF시킬 경우에는 협소한(Narrow) 동작폭(불감대)을 갖게 되어 구동신호의 크기가 조금만 크더라도 데드밴드 스위치(S7)에 의한 협소한 동작폭보다 더 큰 결과치를 얻을 수 있게 되어 엑츄에이터(10)의 모터(M)의 반응이 매우 민감하게 동작될 수밖에 없고, 역으로 데드밴드 스위치(S7)를 ON시킬 경우에는 넓은(Wide) 동작폭(불감대)을 갖게 되어 구동신호의 크기가 비교적 크더라도 데드밴드 스위치(S7)에 의한 넓은 동작폭보다 더 작은 결과치를 얻을 수밖에 없게 되어 엑츄에이터(10)의 모터(M)의 반응이 매우 둔감하게 동작될 수 있게 된다.Further, the dead band switch S7 controls the operating range of the microcomputer 40 compared with the driving signal of the position detecting unit 13 so as to be used as the reaction sensitivity of the motor M of the actuator 10, (Dead band) when the dead band switch S7 is turned off, and therefore, even if the size of the drive signal is slightly increased, the narrow band by the dead band switch S7 The response of the motor M of the actuator 10 can not be obtained unless the dead band switch S7 is turned on. On the contrary, when the dead band switch S7 is turned on, Even if the magnitude of the drive signal is relatively large, it is necessary to obtain a smaller value than the wide operation width by the dead band switch S7, so that the reaction of the motor M of the actuator 10 becomes very insensitive Can be operated It is good.

이와 같이 마이콤(40)의 동작기준값으로 설정되는 데드밴드 스위치(S7)의 조절에 의한 동작폭(불감대)은 사용환경에 따라 사용자가 임의로 미리 설정할 수 있도록 함으로써 제품의 효율성과 수명을 극대화시킬 수 있게 되는 것이다.As described above, the operation width (dead band) by adjusting the dead band switch S7, which is set as the operation reference value of the microcomputer 40, can be preset by the user in accordance with the use environment, thereby maximizing the efficiency and life of the product It will be.

한편, 본 발명에 따른 엑츄에이터 서보 컨트롤 시스템(100)은 밸브(V)의 Full Close 상태 및 Full Open 상태를 사용환경에 따라 그 범위를 각각 다르게 설정할 수 있으며, 이러한 사용환경에 맞추어 밸브(V)의 Full Close 및 Full Open 상태를 모터(M)의 정역회전에 대한 동작범위(0∼100％)로서 하한 리미트 스위치(12)와 상한 리미트 스위치(11)가 각각 인식함으로써 어떠한 환경 하에서도 모터(M)의 동작범위를 더욱 자유롭게 설정할 수 있도록 피드백 조절볼륨(80)을 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the actuator servo control system 100 according to the present invention can set the full close state and the full open state of the valve V differently according to the use environment, The lower limit switch 12 and the upper limit switch 11 recognize the Full Close and Full Open states as the operating range (0 to 100%) for normal and reverse rotation of the motor M, respectively, The feedback control volume 80 may further include a feedback control volume 80 so that the operation range of the feedback control volume 80 can be freely set.

즉, 피드백 조절볼륨(80)은 컨트롤 유닛(30)의 제어신호의 종류에 관계없이 마이콤(40) 내에서 4∼20㎃의 정전류(피드백 출력)를 균일하게 제공할 수 있도록 조절하게 된다.That is, the feedback control volume 80 is adjusted to uniformly provide a constant current (feedback output) of 4 to 20 mA in the microcomputer 40 regardless of the type of the control signal of the control unit 30.

도 12a는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 내부구조를 촬영한 사진이고, 도 12b는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 모터(M), 기어박스(G) 및 샤프트(S)를 촬영한 사진이고, 도 12c는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 리미트기판(L) 및 센서기판(13d)을 촬영한 사진이고, 도 12d는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 베이스하우징(B)을 촬영한 사진이고, 도 12e는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 베이스하우징(B)에 리미트기판(L) 및 센서기판(13d)을 조립한 상태를 촬영한 사진이고, 도 12f는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 베이스하우징(B)에 리미트기판(L) 및 센서기판(13d)을 조립한 후 샤프트(S)를 끼운 상태를 촬영한 사진이고, 도 12g는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 베이스하우징(B)에 리미트기판(L) 및 센서기판(13d)을 조립하고 샤프트(S)를 끼운 후 기어박스(G)를 조립한 상태를 촬영한 사진이고, 도 13a는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 기어박스(G)의 저면을 촬영한 사진이고, 도 13b는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 기어박스(G)에 샤프트(S)가 조립된 상태의 저면을 촬영한 사진이다.12A is a photograph of the internal structure of the actuator control apparatus 100 according to the present invention. FIG. 12B is a photograph of the motor M, the gear box G and the shaft S 12C is a photograph of the limit substrate L and the sensor substrate 13d of the actuator control device 100 according to the present invention and FIG. 12D is a photograph of the actuator control device 100 12E shows a state in which the limit substrate L and the sensor substrate 13d are assembled to the base housing B of the actuator control apparatus 100 according to the present invention. 12f is a photograph showing a state in which the shaft S is inserted after the limit substrate L and the sensor substrate 13d are assembled to the base housing B of the actuator control apparatus 100 according to the present invention FIG. 12G is a view illustrating an actuator control apparatus 100 according to the present invention, 13A is a photograph of a state in which the gear box G is assembled after the limit substrate L and the sensor substrate 13d are assembled to the housing B and the shaft S is sandwiched therebetween. 13B is a photograph of the bottom surface of the gear box G of the apparatus 100 and FIG. 13B is a photograph of the bottom surface of the gear box G of the actuator control apparatus 100 according to the present invention in which the shaft S is assembled It's a picture.

도면 중 미 설명부호 B3는 리미트기판(L)을 끼움 받아들이기 위한 수직홈이고, 미 설명부호 C는 상한 리미트 스위치(11) 및 하한 리미트 스위치(11)를 푸싱하기 위한 캠이다.In the drawing, reference numerals B3 denote vertical grooves for receiving the limit substrate L, and reference numerals C denote cams for pushing the upper limit switch 11 and the lower limit switch 11.

본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)의 핵심 구성으로서 위치검출수단(13)은 도 9 내지 도 13b에 도시된 바와 같이 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 자계의 강도에 따른 저항값으로 센싱하면서 검출신호로 변환 제공하는 자계변위감지유닛(13a)인 것을 특징으로 한다.9 to 13B, the position detecting means 13, as a core configuration of the actuator control apparatus 100 according to the present invention, adjusts the actual orbital position value with respect to the rotation angle of the shaft S according to the strength of the magnetic field And a magnetic field displacement sensing unit (13a) which converts the sensing signal into a detection signal while sensing it as a resistance value.

선행기술문헌 2에 적용된 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)는 도 8a 및 도 8b에 나타난 바와 같이 포텐셔미터를 적용하여 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치를 접촉에 의존되면서 물리적인 회전변화로 독출하고 이를 저항으로 변환하는 설계로 이루어지므로 인하여 동작시간이 경과될수록 접촉면이 마모되어 정상적인 검출이 어려울 뿐만 아니라 사용시 불량이 발생되고, 수명이 극히 짧아지는 문제점을 발생하고 있지만, 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)에 적용된 위치검출수단(13)은 선행기술문헌 2의 포텐셔미터와 같은 물리적인 접촉이 아닌 자계의 강도에 따른 저항값을 센싱하는 즉, 물리적인 접촉 없이 자계의 강도, 더욱 구체적으로는 자계의 변위를 감지하여 저항값으로 읽어들여 검출신호로 변환 제공하는 자계변위감지유닛(13a)을 적용함으로써 비접촉에 의한 반영구적 수명을 보장할 수 있고, 습도 및 먼지 등 극한환경의 영향을 받지 않으며 초정밀 제어를 가능케 할 수 있다.The actuator control apparatus 100 applied to the prior art document 2 can be applied with a potentiometer as shown in Figs. 8A and 8B to read the actual orbital position with respect to the rotational angle of the shaft S, The contact surface is worn out as the operation time elapses. As a result, it is difficult to normally detect the contact surface. In addition, defects occur during use and the service life is extremely shortened. However, the actuator control device The position detecting means 13 applied to the position detecting means 13 detects the resistance value according to the strength of the magnetic field instead of the physical contact like the potentiometer of the prior art document 2, that is, the strength of the magnetic field without physical contact, A magnetic field displacement detection unit 13a that detects displacement and reads it as a resistance value and converts it into a detection signal, It is possible to guarantee the semi-permanent lifetime by non-contact, and it is possible to realize the ultra precise control without being influenced by the extreme environment such as humidity and dust.

도 14a는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)에 적용된 자계변위감지유닛(13a)의 원리를 설명하기 위한 개념도이고, 도 14b는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)에 적용된 자계변위감지유닛(13a)의 원리를 설명하기 위한 모형도이며, 도 14c는 본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)에 적용된 자계변위감지유닛(13a)을 설명하기 위한 이방성자석(13b) 및 센서기판(13d) 부분을 촬영한 사진이다.14A is a conceptual diagram for explaining the principle of the magnetic field displacement detection unit 13a applied to the actuator control apparatus 100 according to the present invention. FIG. 14B is a conceptual diagram for explaining the principle of the magnetic field displacement detection unit 13a applied to the actuator control apparatus 100 according to the present invention. Fig. 14C is a schematic view for explaining the principle of the magnetic sensor 13a according to the embodiment of the present invention. Fig. 14C is an explanatory view of the magnetic field displacement sensing unit 13a applied to the actuator control apparatus 100 according to the present invention, .

본 발명에 따른 엑츄에이터 컨트롤 장치(100)에 적용된 위치검출수단(13)으로서 자계변위감지유닛(13a)은 도 9 내지 도 14c에 도시된 바와 같이 모터(M)의 회전력을 기어박스(G)를 통해 감속받아 샤프트(S)에 장착된 피동기어(P)에 전해주는 회전기어(H)와, 회전기어(H)의 중심에 삽입된 이방성자석(13b)과, 이방성자석(13b)에 이격 대향되어 샤프트(S)의 피동기어(P)를 회전시키는 회전기어(H)의 회전에 따라 변화하는 이방성자석(13b)의 자계의 강도를 저항값으로 검출하는 자계검출센서(13c)를 포함한다.The magnetic field displacement detection unit 13a as the position detection means 13 applied to the actuator control apparatus 100 according to the present invention is configured to detect the rotational force of the motor M in the gear box G as shown in Figs. And an anisotropic magnet 13b inserted in the center of the rotary gear H and an anisotropic magnet 13b interposed between the anisotropic magnet 13b and the driven gear P, And a magnetic field sensor 13c for detecting the strength of the magnetic field of the anisotropic magnet 13b which changes in accordance with the rotation of the rotary gear H for rotating the driven gear P of the shaft S as a resistance value.

회전기어(H)의 중심에 삽입된 이방성자석(13b)의 N극 S극의 자계의 변위를 자계검출센서(13c)에서 저항값으로 센싱하면서 검출신호로 변환 제공하여 0도∼360° 범위에 걸쳐 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 읽어낼 수 있도록 하여 비접촉에 의한 반영구적 수명을 보장할 수 있고, 습도 및 먼지 등 극한환경의 영향을 받지 않으며 초정밀 제어를 가능케 할 수 있도록 하는 것이다.The displacement of the magnetic field of the N pole S pole of the anisotropic magnet 13b inserted into the center of the rotary gear H is converted into a detection signal while sensing the resistance value by the magnetic field sensor 13c, It is possible to read the actual orbital position value with respect to the rotation angle of the shaft S so as to ensure the semi-permanent life by noncontact, and to enable the super precise control without being influenced by extreme environments such as humidity and dust will be.

이때, 이방성자석(13b)은 도 14a 및 도 14b에서 확인할 수 있는 바와 같이 강자성 금속에서 전류와 자화(磁化: magnetization)의 방향이 서로 평행일 때 저항이 최대로 되고 서로 수직이 될 때 최소로 되며 자화벡터의 방향이 전류흐름과 평행일 때도 저항이 최대로 되고, 서로 수직일 때는 최소로 되는 자기저항 효과(AMR: anisotropic magneto resistive)를 통해 샤프트(S)의 회전각도에 대한 실제 궤도위치값을 읽어낼 수 있도록 하는 원리를 이용하여 본 발명에 적용케 한 것이다.14A and 14B, the anisotropic magnet 13b has a maximum resistance when the direction of current and magnetization is parallel to each other in the ferromagnetic metal, and becomes minimum when the magnetization is perpendicular to each other The actual orbital position value for the rotation angle of the shaft S through anisotropic magneto resistive (AMR), which is the minimum resistance when the direction of the magnetization vector is parallel to the current flow, The present invention is applied to the present invention.

바람직하게, 이방성자석(13b) 및 자계검출센서(13c)는 0.3∼3.5㎜의 간격으로 이격되도록 할 수 있다.Preferably, the anisotropic magnet 13b and the magnetic field sensor 13c may be spaced apart by an interval of 0.3 to 3.5 mm.

예를 들어, 이방성자석(13b) 및 자계검출센서(13c)의 간격이 0.3㎜이하일 경우 조립시 이방성자석(13b)과 자계검출센서(13c) 상호간의 부딪힘이 잦게 되어 불량을 초래할 수 있고, 3.5㎜이상일 경우 전체 크기가 커지는 문제점과 더불어 강자성의 이방성자석(13b)의 요구로 가격이 비싸지는 문제가 있어 바람직하지 않게 된다.For example, if the distance between the anisotropic magnet 13b and the magnetic field sensor 13c is 0.3 mm or less, the collision between the anisotropic magnet 13b and the magnetic field sensor 13c may be frequent, Mm or more, the total size is increased, and the price of the ferromagnetic anisotropic magnet 13b is expensive, which is not preferable.

한편, 이방성자석(13b)은 회전기어(H)의 중심에 뚫려진 고정홈(H1)에 채워진 에폭시접착제를 사이에 두고 끼워져 자력에 의해 압착되면서 고착되도록 하여 견고하고 간단한 고정을 가능케 한다.On the other hand, the anisotropic magnet 13b is firmly fixed by being pressed by a magnetic force while being sandwiched by an epoxy adhesive filled in the fixing groove H1 pierced in the center of the rotary gear H, thereby enabling firm and simple fixation.

이때, 샤프트(S)는 베이스하우징(B)의 중심에 끼워져 밸브(V)에 연결되고, 자계검출센서(13c)는 센서기판(13d)에 탑재되고, 센서기판(13d)은 이방성자석(13b)으로부터 자계검출센서(13c)가 이격 대향되도록 베이스하우징(B) 속에 수평으로 장착되도록 하여, 이방성자석(13b)과 자계검출센서(13c) 상호간 수평상태 및 평행상태를 유지케 하면서 베이스하우징(B) 속으로의 조립성까지 극대화시킬 수 있도록 한다.At this time, the shaft S is fitted to the center of the base housing B and connected to the valve V, the magnetic field sensor 13c is mounted on the sensor substrate 13d, and the sensor substrate 13d is connected to the anisotropic magnet 13b And the magnetic field sensor 13c is horizontally mounted in the base housing B so as to be spaced apart from the base housing B so that the anisotropic magnet 13b and the magnetic field sensor 13c are kept horizontal and parallel, ) To maximize the assemblability into the inside.

센서기판(13d)은 베이스하우징(B) 속에 동일한 높이로 각각 솟아오른 서포터(B1)에 형성된 나사홈(B2)과 일치되는 통공(13e)을 통해 나사(N) 고정되도록 하여 이방성자석(13b)과 자계검출센서(13c) 상호간의 수평상 유지와 더불어 평행상태를 견고하게 실현할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.
The sensor substrate 13d is fixed to the anisotropic magnet 13b through the through hole 13e coinciding with the thread groove B2 formed in the supporter B1 rising at the same height in the base housing B, And the magnetic field sensor 13c, and it is preferable that the parallel state can be firmly realized.

본 발명은 전기 에너지를 기계 에너지로 변환하여 사물을 쥔다든가 방향을 바꾼다든가 위치를 변동시키는데 이용되는 산업용 로봇의 부속장치에서부터 모터(M)의 정회전 또는 역회전을 조절하여 공기나 유체(반도체 세척분야) 등의 흐름을 조절하는 밸브(V) 등에 이르기까지 다양한 분야에 활용될 수 있다.
The present invention converts electric energy into mechanical energy to regulate the forward or reverse rotation of the motor (M) from an attachment device of an industrial robot used to change the direction, change direction or position of the object, And a valve (V) for regulating the flow of a fluid (e.g., a fluid) and the like.

M : 모터 S : 샤프트
V : 밸브 10 : 엑츄에이터
11 : 상한 리미트 스위치 12 : 하한 리미트 스위치
L : 리미트기판 13 : 위치검출수단
13a : 자계변위감지유닛 G : 기어박스
P : 피동기어 H : 회전기어
H1 : 고정홈 13b : 이방성자석
13c : 자계검출센서 13d : 센서기판
13e : 통공 B : 베이스하우징
B1 : 서포터 B2 : 나사홈
N : 나사 21 : 파워유닛
22 : 버퍼 증폭부 30 : 컨트롤 유닛
31 : 전류/전압 제어신호 모드 선택 스위치 S1 : 스위치1
S2 : 스위치2 S3 : 스위치3
40 : 마이콤 41 : 피드백드라이브 증폭부
50 : 모드셀렉터 S4 : 스위치4
S5 : 스위치5 S6 : 스위치6
S7 : 스위치7 60 : 드라이브 유닛
61 : SSR드라이브 유닛 70 : 오토세팅 스위치
80 : 피드백 조절볼륨 91 : 표시창
92 : 페일 디텍터 100 : 엑츄에이터 컨트롤 장치M: Motor S: Shaft
V: valve 10: actuator
11: Upper limit switch 12: Lower limit switch
L: limit substrate 13: position detection means
13a: magnetic field displacement detection unit G: gear box
P: driven gear H: rotary gear
H1: Fixing groove 13b: Anisotropic magnet
13c: magnetic field detection sensor 13d: sensor substrate
13e: through hole B: base housing
B1: Supporter B2: Screw groove
N: Screw 21: Power unit
22: buffer amplifier 30: control unit
31: Current / voltage control signal mode selection switch S1: Switch 1
S2: switch 2 S3: switch 3
40: microcomputer 41: feedback drive amplifier section
50: Mode selector S4: Switch 4
S5: Switch 5 S6: Switch 6
S7: Switch 7 60: Drive unit
61: SSR drive unit 70: auto setting switch
80: feedback control volume 91: display window
92: Fail detector 100: Actuator control device

Claims

A limit point for normal rotation of the motor M (valve V; The upper limit switch 11 and the lower limit switch 12 which operate in advance with Full Open (100%) to Full Close (0%) and the actual orbital position value with respect to the rotation angle of the shaft (S) A power unit 21 for rectifying and smoothing an external AC power source to convert it into a DC voltage of a constant voltage, and a control unit A buffer amplifying unit 22 for buffering and filtering a current control signal or a voltage control signal of the control unit 30 and a control unit 30 for controlling the current control signal and the voltage control A current / voltage control signal mode selection switch 31 for selecting a current control signal mode or a voltage control signal mode through the buffer amplifier 22 so as to correspond to any one of the current control signal mode Signals Amplifies the detection signal of the position detection means 13 with respect to the actual trajectory position value of the shaft S operated in accordance with the voltage control signal with a constant current and outputs a current control signal or a voltage control signal of the control unit 30 and a constant current A microcomputer 40 for amplifying the deviation of the detection signal of the position detecting means 13 amplified by the microcomputer 40 with a drive signal and then comparing the deviation with an operation reference value and outputting the final operation signal, A mode selector 50 for setting a direction and an operation range of the motor M in accordance with a signal of the motor M, And a drive unit (60) for controlling the operation of the actuator (M)
The position detection means 13 is a magnetic field displacement detection unit 13a that converts the actual position of the track relative to the rotation angle of the shaft S into a detection signal while sensing it as a resistance value according to the strength of the magnetic field,
The magnetic field displacement detection unit 13a includes a rotary gear H for decelerating the rotational force of the motor M through a gear box G and transferring the rotational force to the driven gear P mounted on the shaft S, An anisotropic magnet 13b inserted in the center of the rotary gear H and an annular magnet 13b interposed between the anisotropic magnet 13b and the rotary gear H for rotating the driven gear P of the shaft S And a magnetic field detection sensor (13c) for detecting the intensity of the magnetic field of the anisotropic magnet (13b)
Wherein the anisotropic magnet (13b) is fixed by being pressed by a magnetic force while being sandwiched by an epoxy adhesive filled in a fixing groove (H1) formed at the center of the rotary gear (H).

The method according to claim 1,
Wherein the anisotropic magnet (13b) and the magnetic field detection sensor (13c) are spaced apart by an interval of 0.3 to 3.5 mm.

3. The method according to claim 1 or 2,
The shaft S is fitted to the center of the base housing B and connected to the valve V,
The magnetic field sensor 13c is mounted on the sensor substrate 13d,
Wherein the sensor substrate 13d is mounted horizontally in the base housing B so that the magnetic field sensor 13c is spaced apart from the anisotropic magnet 13b.

The method of claim 3,
The sensor substrate 13d is fixed to the screw N through a through hole 13e formed in the base housing B so as to correspond to the screw groove B2 formed in the supporter B1 rising at the same height An actuator control device (100).

delete