KR101837588B1 - 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터 - Google Patents

정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터 Download PDF

Info

Publication number
KR101837588B1
KR101837588B1 KR1020170118593A KR20170118593A KR101837588B1 KR 101837588 B1 KR101837588 B1 KR 101837588B1 KR 1020170118593 A KR1020170118593 A KR 1020170118593A KR 20170118593 A KR20170118593 A KR 20170118593A KR 101837588 B1 KR101837588 B1 KR 101837588B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
torque
shaft
gear
valve
rotation
Prior art date
Application number
KR1020170118593A
Other languages
English (en)
Inventor
신지규
류제국
Original Assignee
에스케이하이닉스 주식회사
(주)신이콘텍
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 에스케이하이닉스 주식회사, (주)신이콘텍 filed Critical 에스케이하이닉스 주식회사
Priority to KR1020170118593A priority Critical patent/KR101837588B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101837588B1 publication Critical patent/KR101837588B1/ko

Links

Images

Classifications

    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K31/00—Actuating devices; Operating means; Releasing devices
    • F16K31/02—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic
    • F16K31/04—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor
    • F16K31/041—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves
    • F16K31/043—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means
    • F16K31/045—Actuating devices; Operating means; Releasing devices electric; magnetic using a motor for rotating valves characterised by mechanical means between the motor and the valve, e.g. lost motion means reducing backlash, clutches, brakes or return means with torque limiters
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F16—ENGINEERING ELEMENTS AND UNITS; GENERAL MEASURES FOR PRODUCING AND MAINTAINING EFFECTIVE FUNCTIONING OF MACHINES OR INSTALLATIONS; THERMAL INSULATION IN GENERAL
    • F16K—VALVES; TAPS; COCKS; ACTUATING-FLOATS; DEVICES FOR VENTING OR AERATING
    • F16K37/00—Special means in or on valves or other cut-off apparatus for indicating or recording operation thereof, or for enabling an alarm to be given
    • F16K37/0025—Electrical or magnetic means
    • F16K37/0041—Electrical or magnetic means for measuring valve parameters
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L3/00—Measuring torque, work, mechanical power, or mechanical efficiency, in general
    • G01L3/02—Rotary-transmission dynamometers

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Electrically Driven Valve-Operating Means (AREA)

Abstract

본 기술의 일 실시예에 의한 전동식 밸브 액추에이터는 밸브의 개폐를 제어하기 위해, 상기 밸브와 연결되어 상기 밸브의 회전과 동일하게 회전하는 밸브작동축과, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브의 위치를 감지하는 위치제어장치와, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브작동축에 회전력을 인가하고, 상기 밸브작동축에 걸리는 토크를 제어하는 토크제어장치를 포함하여 이루어지는 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터에 관한 것이다.

Description

정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터{Motor Operated Valve Actuator for Precision Controlling Having Apparatus for Controlling Position and Torque for Prevent of Variation to Improve Precision and to Protect of Circuit}
본 기술은 전동식 밸브 액추에이터에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 반도체 생산 설비에서 배관 내 유체에 대한 유량 제어를 통해 온도, 습도, 압력 등의 공정 조건 제어를 위한 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터에 관한 것이다.
반도체 생산 설비 내에서는 PCW(Process Cooling Water) 라인(line)의 온도, 압력 조절 밸브, 펌프(PUMP) 교체용 밸브, OAC(Outside Air Conditioner) 라인(line)의 온도, 차압 조절밸브 등을 통한 공정 유지 관리가 이루어지고 있다.
반도체 생산 설비는, 반도체 공정이 미세해짐에 따라 공정 유지 관리를 위한 설비 배관 내 유체 또는 기체의 정밀 유량 제어를 위하여 300:1 이상의 분해능 및 밸브의 낮은 궤도율 대응을 위한 퀵액션, 유동성 부하 등에 의한 서지(Surge) 전압 방지를 위한 제로크로싱 등의 제어 성능을 가진 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터를 통한 밸브의 정밀 제어가 요구된다.
여기에서, 분해능은 밸브의 개폐 동작 시 회전 반경을 1/300 수준으로 미세하게 작동할 수 있음을 의미하며, 분해능 및 퀵액션에 의한 밸브의 낮은 궤도율 대응이 이루어지고 밸브의 정밀 작동을 위해서 밸브의 회전 반경에 대한 전동식 액추에이터 내부의 위치제어장치에서의 기어 회전에 따른 포텐셔미터의 정밀한 변위 측정을 통한 액추에이터의 동작 제어가 요구된다.
제로크로싱은 전동식 액추에이터 작동 시 발생되는 유동성 부하 에 의한 서지(surge) 전압의 영향으로 제어회로부의 트라이악이 파손되거나 오작동 하는 것을 방지하기 위하여 사용된다.
또한 전동식 액추에이터는 액추에이터 내부에서 모터 회전에 따른 웜 기어부의 회전 이동에 의한 토크 발생 시 웜 기어와 연동 작동하는 토크핀 및 토크캠블럭의 회전 운동으로 토크캠블럭에 고정된 토크캠에 의한 토크스위치와의 접점 연결 작동에 따른 입력 제어 신호가 전달되며, 제로크로싱은 입력 제어 신호를 일정한 주기동안 통전 시간을 제어하여 부하에 인가되는 전력을 제어함으로써 액추에이터 제어회로부에서의 트라이악 보호가 이루어진다.
이러한 제어 성능을 가진 전동식 밸브 액추에이터는 모터 회전에 의한 웜과, 휠 기어 회전에 따른 축 회전을 통하여 밸브의 개폐를 제어하며, 액추에이터 내부에 위치 제어부와 토크 제어부 구비를 통하여 상기 모터 회전 및 축 회전에 의한 액추에이터 작동 시 측정된 전기 신호에 의한 제어회로부에서의 밸브 개폐에 대한 제어가 이루어지고 있다.
또한, 위치 제어부는 밸브 액추에이터에 의한 밸브의 회전 반경을 제어하기 위하여 밸브와 연결되는 캠축에 연결되는 리미트 캠과, 상기 리미트 캠과 접촉을 통하여 제어 회로부에 동작 제어 신호를 전달하는 리미트 스위치와, 리미트 스위치와 함께 캠 축 상부에 조립되어 밸브 회전에 따라 동작하는 기어와, 기어와 포지션 기어의 연동 회전에 따른 저항 변환 신호를 전달하는 포텐셔미터와, 캠 축 최상단에 조립되어 밸브의 회전위치를 육안으로 확인할 수 있는 인디케이터로 구성된다.
그리고 리미트 캠 및 스위치의 경우, 사용자 또는 제조사의 초기 회전반경 설정 값에 따라 밸브 액추에이터 작동에 따른 밸브 회전 시 설정 값 초과의 과회전을 방지하기 위한 것으로써, 리미트 캠과 스위치의 접촉 시 신호 전달을 통해 밸브 회전을 제어한다.
또한 캠과 캠축의 기계적 제어에 대한 정밀도를 향상시키기 위해 포텐셔미터를 구비하여, 밸브 회전과 연동되어 회전하는 캠축의 기어부 회전에 따라 밸브의 변위에 대한 저항변환 및 전류변화의 신호 전달이 포텐셔미터에 의해 이루어져, 제어회로부에서 밸브 개폐를 위한 위치 보정을 통한 정밀 제어가 가능하다.
또한, 토크제어부는 전동 모터 작동에 따라 회전하는 웜과 휠 기어에 고정되는 토크 핀과, 토크 핀과 조립되어 회전 동작하는 토크캠블럭과, 토크캠블럭과 연결되어 작동하는 토크캠과, 토크캠의 회전에 따라 접촉하여 동작신호를 전달하는 토크스위치로 구성된다.
그리고 모터의 회전방향에 따른 웜 기어의 직선운동 시 웜 기어에 끼움 조립된 토크 핀에 의해 고정된 토크캠블럭이 회전함에 따라 토크캠블럭에 고정된 토크캠이 토크 스위치와 회전방향에 따라 각각 접촉함으로써 발생 토크 감지를 통한 전기 신호 전달에 따른 토크 제어가 이루어진다.
하지만 반도체 생산 공정 중 배관 내 유체 이동에 따른 잦은 진동에 의한 충격은 밸브 개폐 시 밸브 액추에이터 동작에 많은 영향을 끼치며, 위치 제어부의 경우, 캠축 회전과 연동 작동하는 기어 간의 유격(backlash) 발생으로 포텐셔미터에서의 저항변환 값의 오류, 초기 설정 값 변화 발생 등으로 인한 위치 오류 등의 제어 불량에 의한 사고가 발생하는 문제가 있다.
또한, 토크 제어부에서 웜 기어에 고정되는 토크 핀의 마찰 마모로 인한 고정부에서 유격 발생 시, 토크 핀과 연결되어 회전하는 토크캠블럭에서 떨림 현상이 나타난다.
이때, 토크캠블럭과 연결된 토크캠과 토크 스위치와의 접촉 유지 불량으로 인한 스위치 헌팅에 의한 제로크로싱 제어 불량으로 제어회로부의 트라이악 회로 손상 및 토크 제어 불량 현상이 나타나는 문제가 있다.
본 기술은 상술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 위치제어장치 및 토크제어장치에서 진동 방지 효과와 함께 미끄럼부싱 및 오일 홈에 의해서 마찰마모 방지 구조를 가지는 전동식 밸브 액추에이터의 정밀제어 불량 현상을 방지하는 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
또한, 반도체 생산 공정을 위한 배관 내 유체 및 기체 유량 제어용 컨트롤 밸브의 낮은 궤도율 동작에 대한 밸브 액추에이터의 작동 제어 시 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터를 제공하고자 하는데 그 목적이 있다.
그러나 본 기술의 목적은 상기에 언급된 목적으로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 목적은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 기술의 일 실시예에 의한 전동식 밸브 액추에이터는 밸브의 개폐를 제어하기 위해, 상기 밸브와 연결되어 상기 밸브의 회전과 동일하게 회전하는 밸브작동축과, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브의 위치를 감지하는 위치제어장치와, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브작동축에 회전력을 인가하고, 상기 밸브작동축에 걸리는 토크를 제어하는 토크제어장치를 포함하여 이루어진다.
상기 위치제어장치는 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브작동축과 함께 회전하는 캠축과, 상기 캠축과 인접하게 배치되어 상기 캠축의 회전량에 비례하여 회전하는 회전감지축과, 상기 회전감지축과 연결되어 상기 회전감지축의 회전량에 비례하여 변위를 저항으로 변환하고, 상기 저항변화를 다시 전류로 변환하는 포텐셔미터를 포함하여 이루어져 상기 전류변화에 따라 상기 밸브의 위치를 감지한다.
또한, 상기 토크제어장치는 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브에 회전력을 인가하는 웜기어와, 상기 웜기어의 중심에 위치하여 상기 웜기어를 회전시키는 웜축과, 상기 웜축에 동력을 전달하는 모터 및 상기 웜축의 회전에 따른 토크를 감지하는 토크감지장치가 구비되어 상기 밸브의 위치와 상기 밸브에 걸리는 토크를 제어한다.
그리고 상기 위치제어장치에는 상기 캠축과 상기 회전감지축을 연결하면서 상기 캠축과 상기 회전감지축의 위치를 구속하는 상부커버와, 상기 캠축과 상기 회전감지축을 연결하면서 상기 상부커버에 대응하도록 하부에 설치하는 하부커버와, 상기 상부커버와 하부커버 사이에 배치되면서 상기 캠축의 축상에 설치된 캠축기어와, 상기 상부커버와 상기 하부커버 사이에 배치되면서 상기 회전감지축의 축상에 설치되어 상기 캠축기어와 치합되어 회전되는 회전감지축기어가 구비된다.
또한, 상기 캠축기어 및 상기 상부커버 사이와 상기 캠축기어 및 상기 하부커버 사이에는 상기 캠축기어와 상기 캠축의 미끄럼을 방지하기 위한 제1예압수단이 구비된다.
그리고 상기 회전감지축기어 및 상기 상부커버 사이와 상기 회전감지축기어 및 상기 하부커버 사이에는 상기 회전감지축기어와 상기 회전감지축의 미끄럼을 방지하기 위한 제2예압수단이 구비되어 상기 캠축기어의 회전각도 값이 상기 회전감지축에 정확히 전달되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 제1예압수단은 상기 캠축기어와 상기 상부커버 사이에 구비되는 제1스토퍼와, 상기 캠축기어와 상기 하부커버 사이에는 제1팽창부재가 구비된다.
그리고 상기 제2예압수단은 상기 회전감지축기어와 상기 상부커버 사이에 구비되는 제2스토퍼와, 상기 회전감지축기어와 상기 하부커버 사이에는 제2팽창부재가 구비된다.
따라서 상기 제1팽창부재의 팽창과 제1스토퍼에 의해 상기 캠축기어가 상기 캠축에 구속되고, 상기 제2팽창부재의 팽창과 제2스토퍼에 의해 상기 회전감지축기어가 상기 회전감지축에 구속되어 상기 캠축기어의 회전각도 값이 상기 회전감지축에 정확히 전달되는 것을 특징으로 한다.
이때, 상기 제1 및 제2 팽창부재는 코일스프링과 상기 코일스프링의 끝단부를 감싸는 와셔로 이루어진다.
한편, 상기 토크감지장치는 중심축을 기준으로 회전하는 토크캠블럭과, 상기 토크캠블럭의 회전에 따라 토크를 감지하는 토크스위치와, 상기 토크캠블럭의 하단에 설치되어 상기 웜축의 회전에 따른 회전력을 상기 토크캠블럭에 전달하는 토크 핀과, 상기 토크캠블럭의 상단에 설치되어 상기 토크캠블럭의 회전과 함께 회전하면서 상기 토크 핀에 의해 전달된 회전력을 상기 토크스위치에 전달하는 토크캠으로 이루어진다.
그리고 상기 토크 핀의 일단은 상기 토크캠블럭의 하단의 소정위치에 결합되고, 상기 토크 핀의 타단은 상기 웜축의 외주면에 나선형으로 형성된 가이드부를 따라 이동하면서 상기 토크캠블럭에 상기 웜축의 회전력을 전달하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 토크 핀의 타단과 상기 웜축의 외주면에 나선형으로 형성된 가이드부 사이에는 상기 토크 핀이 상기 가이드부에 정위치 하도록 미끄럼부재가 구비된다.
그리고 상기 토크 핀의 타단은 원통형으로 형성되고, 상기 가이드부는 양쪽면이 평행하면서 웜축에 직각면을 이루어 골부가 형성되며, 상기 미끄럼부재는 중공을 갖는 원통형으로 형성되어 상기 중공부가 상기 토크 핀의 타단부의 원형에 끼워지고, 상기 미끄럼부재의 원통형의 외주면은 상기 가이드부의 양쪽면에 선 접촉되도록 끼워진다.
또한, 상기 미끄럼부재의 원통형의 외주면과 선 접촉되는 상기 가이드부의 양쪽면은 선 접촉되는 길이가 서로 다르게 형성되어 상기 선 접촉되는 길이의 차이로 인한 마찰력의 차이로 인해 상기 미끄럼부재가 회전한다.
또한, 상기 가이드부의 양쪽면은 상기 웜축에 직각면을 이루되, 그 높이가 서로 다르게 형성됨에 따라 상기 미끄럼부재의 외주면과 선 접촉 시에 선 접촉되는 길이가 서로 다르게 형성된다.
본 기술에 따르면, 배관 내 진동 발생 시 캠축기어와 회전감지축기어의 고정지지 역할을 하는 스프링의 장력에 의해 캠축기어와 회전감지축기어의 위치를 고정하여 기어들 간의 유격 현상을 최소화함으로써, 포텐셔미터의 변위 측정에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 포텐셔미터의 변위 측정에 대한 정밀도가 향상됨에 따라 포텐셔미터의 정밀 변위 측정에 따른 저항 변환 값의 오류 및 초기 설정 값 변화로 인한 밸브 위치 오류 등의 제어 불량 사고 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 토크감지장치를 통하여 토크 핀 및 토크캠블럭의 마찰 마모 방지에 의한 유동 발생 제어 효과와, 배관 내 진동 발생 시 토크캠블럭의 흔들림을 방지하여 토크캠과 토크스위치간의 접촉 불량 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 토크 스위치 접촉 불량 발생을 방지함에 따라 제한 토크 범위에서의 토크캠과 토크스위치 간의 반복된 접점 접촉 시 발생되는 스위치 헌팅 및 노이즈, 펄스 오류 등에 의한 제어회로부에서의 제로크로싱에 의한 트라이악 회로 소손 및 오작동을 방지할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 일 실시예에 따른 전동식 밸브 액추에이터의 사시도,
도 2는 일 실시예에 따른 전동식 밸브 액추에이터의 배면방향에서 바라본 사시도,
도 3은 도 1의 "A"부를 확대한 확대도,
도 4는 도 2의 "B"부를 확대한 확대도,
도 5는 일 실시예에 따른 위치제어장치의 개략도,
도 6은 일 실시예에 따른 토크제어장치의 개략도,
도 7은 일 실시예에 따른 토크 핀과 가이드부의 결합상태를 나타낸 개략도이다.
이하, 본 기술의 실시예를 보다 구체적으로 설명한다.
도 1은 일 실시예에 따른 전동식 밸브 액추에이터의 사시도, 도 2는 일 실시예에 따른 전동식 밸브 액추에이터의 배면방향에서 바라본 사시도, 도 3은 도 1의 "A"부를 확대한 확대도, 도 4는 도 2의 "B"부를 확대한 확대도, 도 5는 일 실시예에 따른 위치제어장치의 개략도, 도 6은 일 실시예에 따른 토크제어장치의 개략도, 도 7은 일 실시예에 따른 토크 핀과 가이드부의 결합상태를 나타낸 개략도이다.
본 기술에 따른 전동식 밸브 액추에이터는 반도체 생산 설비에서 배관 내의 유체에 대한 온도 및 유량 제어를 위한 밸브 작동기로써 제로 크로싱 방식의 트라이악 제어와 낮은 궤도율에서의 제어능 향상을 위한 퀵액션 작동된다.
도 1이하에 도시된 바와 같이, 상기 전동식 밸브 액추에이터는 밸브의 개폐를 제어하기 위해 밸브와 연결되어 상기 밸브의 회전과 동일하게 회전하는 밸브작동축과, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브의 위치를 감지하는 위치제어장치(100)와, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브작동축에 회전력을 인가하고, 상기 밸브작동축에 걸리는 토크를 제어하는 토크제어장치(300)를 포함하여 이루어진다.
이때, 도 1 내지 도 2 및 도 4 내지 도 5를 참조하면, 상기 위치제어장치(100)는 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브작동축과 함께 회전하는 캠축(110)과, 상기 캠축(110)과 인접하게 배치되어 상기 캠축(110)의 회전량에 비례하여 회전하는 회전감지축(150)과, 상기 회전감지축(150)과 연결되어 상기 회전감지축(150)의 회전량에 비례하여 변위를 저항으로 변환하고, 상기 저항변화를 다시 전류로 변환하여 위치 신호를 전달하는 포텐셔미터(190)를 포함하여 이루어져 상기 변환전류에 따라 상기 밸브의 위치를 감지한다.
그리고 상기 위치제어장치(100)에는 상기 캠축(110)과 상기 회전감지축(150)을 연결하면서 상기 캠축(110)과 상기 회전감지축(150)의 위치를 구속하는 상부커버(101)와, 상기 캠축(110)과 상기 회전감지축(150)을 연결하면서 상기 상부커버(101)에 대응하도록 하부에 설치하는 하부커버(102)와, 상기 상부커버(101)와 하부커버(102) 사이에 배치되면서 상기 캠축(110)의 축상에 설치된 캠축기어(120)와, 상기 상부커버(101)와 상기 하부커버(102) 사이에 배치되면서 상기 회전감지축(150)의 축상에 설치되어 상기 캠축기어(120)와 치합되어 회전되는 회전감지축기어(160)가 구비된다.
또한, 상기 캠축기어(120) 및 상기 상부커버(101) 사이와 상기 캠축기어(120) 및 상기 하부커버(102) 사이에는 상기 캠축기어(120)와 상기 캠축(110)의 미끄럼을 방지하기 위한 제1예압수단이 구비된다.
그리고 상기 회전감지축기어(160) 및 상기 상부커버(101) 사이와 상기 회전감지축기어(160) 및 상기 하부커버(102) 사이에는 상기 회전감지축기어(160)와 상기 회전감지축(150)의 미끄럼을 방지하기 위한 제2예압수단이 구비되어 상기 캠축기어(120)의 회전각도 값이 상기 회전감지축(150)에 정확히 전달될 수 있도록 한다.
또한, 상기 제1예압수단은 상기 캠축기어(120)와 상기 상부커버(101) 사이에 구비되는 제1스토퍼(140)와, 상기 캠축기어(120)와 상기 하부커버(102) 사이에는 제1팽창부재(130)가 구비된다.
그리고 상기 제2예압수단은 상기 회전감지축기어(160)와 상기 상부커버(101) 사이에 구비되는 제2스토퍼(170)와, 상기 회전감지축기어(160)와 상기 하부커버(102) 사이에는 제2팽창부재(180)가 구비된다.
따라서 상기 제1팽창부재(130)의 팽창과 제1스토퍼(140)에 의해 상기 캠축기어(120)가 상기 캠축(110)에 구속되고, 상기 제2팽창부재(180)의 팽창과 제2스토퍼(170)에 의해 상기 회전감지축기어(160)가 상기 회전감지축(150)에 구속되어 상기 캠축기어(120)의 회전각도 값이 상기 회전감지축(150)에 정확히 전달될 수 있도록 한다.
이때, 상기 제1 및 제2 팽창부재(130,180)는 코일스프링(S1,S2)과 상기 코일스프링의 끝단부를 감싸는 와셔(W)로 이루어진다.
또한, 상기 제1 및 제2 팽창부재(130,180)는 판스프링 또는 접시스프링으로도 구비될 수 있다.
즉, 상기에서 설명한 바와 같이 위치제어장치(100)는 상기 캠축기어(120)와 회전감지축기어(160) 간의 진동 등 충격에 따른 유격(backlash) 발생 방지를 위해 상, 하부커버(101,102)가 구비되고, 상, 하부커버(101,102) 사이에서 상기 캠축기어(120)와 회전감지축기어(160)가 캠축(110) 및 회전감지축(150) 에 각각 구비되며, 상기 캠축기어(120)와 상기 하부커버(102) 사이 및 상기 회전감지축기어(160)와 상기 하부커버(102) 사이에는 스프링(S)이 각각 구비되어 스프링의 장력에 의해 캠축기어와 회전감지축기어의 위치를 고정한다.
또한, 상기 회전감지축기어(160)와 상기 상부커버(101) 사이에도 스프링이 더 구비되어 상기 회전감지축기어(160)와 상기 하부커버(102) 사이에 구비된 스프링과 함께 회전감지축기어(160)의 위치를 고정시킬 수 있다.
따라서 배관 내 진동 발생 시 캠축기어(120)와 회전감지축기어(160)의 고정지지 역할을 하는 스프링(S)의 장력에 의해 캠축기어(120)와 회전감지축기어(160)의 위치를 고정하여 기어(120,160)들 간의 유격 현상을 최소화함으로써, 포텐셔미터(190)의 변위 측정에 대한 정밀도를 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
또한, 포텐셔미터(190)의 변위 측정에 대한 정밀도가 향상됨에 따라 포텐셔미터(190)의 정밀 변위 측정에 따른 저항 변환 값의 오류 및 초기 설정 값 변화로 인한 밸브 위치 오류 등의 제어 불량 사고 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
한편, 도1 내지 도 3 및 도 6, 도 7을 참조하면, 상기 토크제어장치(300)는 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브에 회전력을 인가하는 웜기어(310)와, 상기 웜기어(310)의 중심에 위치하여 상기 웜기어(310)를 회전시키는 웜축(311)과, 상기 웜축(311)에 동력을 전달하는 모터 및 상기 웜축(311)의 회전에 따른 토크를 감지하는 토크감지장치가 구비되어 상기 밸브의 위치와 상기 밸브에 걸리는 토크를 제어한다.
이때, 상기 토크감지장치는 중심축(C1)을 기준으로 회전하는 토크캠블럭(340)과, 상기 토크캠블럭(340)의 회전에 따라 토크를 감지하는 토크스위치(380)와, 상기 토크캠블럭(340)의 하단에 설치되어 상기 웜축(311)의 회전에 따른 회전력을 상기 토크캠블럭(340)에 전달하는 토크 핀(320)과, 상기 토크캠블럭(340)의 상단에 설치되어 상기 토크캠블럭(340)의 회전과 함께 회전하면서 상기 토크 핀(320)에 의해 전달된 회전력을 상기 토크스위치(380)에 전달하는 토크캠(370)으로 이루어진다.
그리고 상기 토크 핀(320)의 일단은 상기 토크캠블럭(340)의 하단의 소정위치에 결합되고, 상기 토크 핀(320)의 타단은 상기 웜축(311)의 외주면에 나선형으로 형성된 가이드부(313)를 따라 이동하면서 상기 토크캠블럭(340)에 상기 웜축(311)의 회전력이 전달되도록 한다.
또한, 상기 토크캠블럭(340)은 밸브작동기와의 체결 홈에서의 마찰마모 방지를 위하여 토크캠블럭(340) 소정의 위치에 외주면을 따라 환형의 오일 홈(oil home)이 형성되고, 밀폐성을 향상시키기 위해 오일 홈의 상부측에 오링(Oring)이 체결된다.
또한, 상기 토크캠블럭(340)의 상부를 덮는 커버브라켓(360)과, 상기 토크캠블럭(340)의 상단부와 커버브라켓(360) 사이에는 접시스프링(350)이 구비되어 상기 토크캠블럭(340)의 진동 시 유동현상을 최소화하기 위해 접시스프링(350)과 커버브라켓(360)이 고정된다.
한편, 상기 토크 핀(320)의 타단과 상기 웜축(311)의 외주면에 나선형으로 형성된 가이드부(313) 사이에는 상기 토크 핀(320)이 상기 가이드부(313)에 정위치 하도록 미끄럼부재(330)가 구비된다.
그리고 상기 토크 핀(320)의 타단은 원통형으로 형성되고, 상기 가이드부(313)는 양쪽면이 평행하면서 웜축(311)에 직각면을 이루어 골부(313-1)가 형성된다.
또한, 도 7의 (A)를 참조하면, 상기 미끄럼부재(330)는 중공을 갖는 원통형으로 형성되어 상기 중공부가 상기 토크 핀(320)의 타단부의 원형에 끼워지고, 상기 미끄럼부재(330)의 원통형의 외주면은 상기 가이드부(313)의 양쪽면(M1,M2)에 선 접촉되도록 끼워진다.
또한, 도 7의 (B)를 참조하면, 상기 미끄럼부재(330)의 원통형의 외주면과 선 접촉되는 상기 가이드부(313)의 양쪽면(M3,M4)은 선 접촉되는 길이가 서로 다르게 형성될 수도 있으며, 상기 선 접촉되는 길이의 차이로 인한 마찰력의 차이로 인해 상기 미끄럼부재(330)가 회전한다.
또한, 상기 가이드부(313)의 양쪽면(M3,M4)은 상기 웜축(311)에 직각면을 이루되, 그 높이가 서로 다르게 형성됨에 따라 상기 미끄럼부재(330)의 외주면과 선 접촉 시에 선 접촉되는 길이가 서로 다르게 형성된다.
상기에서 설명한 바와 같이 토크제어장치(300)는 토크캠블럭(340)에 형성된 오일 홈 및 토크 핀(320)에 형성된 미끄럼부재(330)와 토크캠블럭(340) 고정용 접시스프링(350) 및 커버브라켓(360)의 구성에 의해서 토크감지장치 사용 중 마찰 손상 및 융착 방지를 통한 토크 스위치 헌팅 방지 및 트라이악 소손을 방지한다.
또한, 상기 토크캠블럭(340)에 형성된 오일 홈 및 토크 핀(320)에 형성된 미끄럼부재(330)와 토크캠블럭(340) 고정용 접시스프링(350) 및 커버브라켓(360)의 구성에 의해서 상기 토크 핀(320) 및 토크캠블럭(340)의 마찰 마모 방지에 의한 유동 발생 제어 효과와, 배관 내 진동 발생 시 토크캠블럭(340)의 흔들림을 방지하여 토크캠(370)과 토크 스위치(380)간의 접촉 불량 발생을 방지할 수 있는 효과가 있다.
또한, 토크 스위치(380) 접촉 불량 발생을 방지함에 따라 제한 토크 범위에서의 토크캠(370)과 토크 스위치(380) 간의 반복된 접점 접촉 시 발생되는 스위치 헌팅 및 노이즈, 펄스 오류 등에 의한 제어회로부에서의 제로크로싱에 의한 트라이악 회로 파손 및 오작동을 방지 할 수 있는 효과가 있다.
이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100 : 위치제어장치 101 : 상부커버
102 : 하부커버 110 : 캠축
120 : 캠축기어 130 : 제1팽창부재
140 : 제1스토퍼 150 : 회전감지축
160 : 회전감지축기어 170 : 제2스토퍼
180 : 제2팽창부재 190 : 포텐셔미터
300 : 토크제어장치 310 : 웜기어
311 : 웜축 313 : 가이드부
320 : 토크 핀 330 : 미끄럼부재
340 : 토크캠블럭 370 : 토크캠
380 : 토크 스위치 S : 스프링
W : 와셔

Claims (9)

  1. 전동식 밸브 액추에이터에 있어서,
    밸브의 개폐를 제어하기 위해, 상기 밸브와 연결되어 상기 밸브의 회전과 동일하게 회전하는 밸브작동축과, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브의 위치를 감지하는 위치제어장치와, 상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브작동축에 회전력을 인가하고, 상기 밸브작동축에 걸리는 토크를 제어하는 토크제어장치를 구비하되,
    상기 위치제어장치는,
    상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브작동축과 함께 회전하는 캠축과,
    상기 캠축과 인접하게 배치되어 상기 캠축의 회전량에 비례하여 회전하는 회전감지축과,
    상기 회전감지축과 연결되어 상기 회전감지축의 회전량에 비례하여 변위를 저항으로 변환하고, 상기 저항변환을 다시 전류로 변환하는 포텐셔미터를 포함하여 이루어져 상기 변환전류에 따라 상기 밸브의 위치를 감지하며,
    상기 토크제어장치는,
    상기 밸브작동축과 연결되어 상기 밸브에 회전력을 인가하는 웜기어와,
    상기 웜기어의 중심에 위치하며, 모터로부터의 동력 전달을 통하여 상기 웜기어를 회전시키는 웜축과,
    상기 웜축의 회전이동에 따른 토크를 감지하는 토크감지장치가 구비되며, 상기 밸브의 위치와 상기 밸브에 걸리는 토크를 정밀 제어하되
    상기 위치제어장치에는,
    상기 캠축과 상기 회전감지축을 연결하면서 상기 캠축과 상기 회전감지축의 위치를 구속하는 상부커버와,
    상기 캠축과 상기 회전감지축을 연결하면서 상기 상부커버에 대응하도록 하부에 설치하는 하부커버와,
    상기 상부커버와 하부커버 사이에 배치되면서 상기 캠축의 축상에 설치된 캠축기어와,
    상기 상부커버와 상기 하부커버 사이에 배치되면서 상기 회전감지축의 축상에 설치되되, 상기 캠축기어와 치합되어 회전되는 회전감지축기어가 구비되되,
    상기 캠축기어 및 상기 상부커버 사이와 상기 캠축기어 및 상기 하부커버 사이에는 상기 캠축기어와 상기 캠축의 미끄럼을 방지하기 위한 제1예압수단이 구비되며,
    상기 회전감지축기어 및 상기 상부커버 사이와 상기 회전감지축기어 및 상기 하부커버 사이에는 상기 회전감지축기어와 상기 회전감지축의 미끄럼을 방지하기 위한 제2예압수단이 구비되어,
    상기 캠축기어의 회전각도 값이 상기 회전감지축에 정확히 전달되며
    상기 제1예압수단은,
    상기 캠축기어와 상기 상부커버 사이에 구비되는 제1스토퍼와, 상기 캠축기어와 상기 하부커버 사이에는 제1팽창부재가 구비되며,
    상기 제2예압수단은,
    상기 회전감지축기어와 상기 상부커버 사이에 구비되는 제2스토퍼와,
    상기 회전감지축기어와 상기 하부커버 사이에는 제2팽창부재가 구비되어 상기 제1팽창부재의 팽창과 제1스토퍼에 의해 상기 캠축기어가 상기 캠축에 구속되고,
    상기 제2팽창부재의 팽창과 제2스토퍼에 의해 상기 회전감지축기어가 상기 회전감지축에 구속되어,
    상기 캠축기어의 회전각도 값이 상기 회전감지축에 정확히 전달되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브 액추에이터.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 제1 및 제2 팽창부재는 코일스프링과 상기 코일스프링의 끝단부를 감싸는 와셔로 이루어진 것을 특징으로 하는 전동식 밸브 액추에이터.
  5. 제1항에 있어서, 상기 토크감지장치는,
    중심축을 기준으로 회전하는 토크캠블럭과,
    상기 토크캠블럭의 회전에 따라 토크를 감지하는 토크스위치와,
    상기 토크캠블럭의 하단에 설치되어 상기 웜축의 회전에 따른 회전력을 상기 토크캠블럭에 전달하는 토크 핀과,
    상기 토크캠블럭의 상단에 설치되어 상기 토크캠블럭의 회전과 함께 회전하면서 상기 토크 핀에 의해 전달된 회전력을 상기 토크스위치에 전달하는 토크캠으로 이루어지되,
    상기 토크 핀의 일단은 상기 토크캠블럭의 하단의 소정위치에 결합되고,
    상기 토크 핀의 타단은 상기 웜축의 외주면에 나선형으로 형성된 가이드부를 따라 이동하면서 상기 토크캠블럭에 상기 웜축의 회전력을 전달하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 토크 핀의 타단과 상기 웜축의 외주면에 나선형으로 형성된 가이드부 사이에는 상기 토크 핀이 상기 가이드부에 정위치 하도록 미끄럼부재가 구비되는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브 액추에이터.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 토크 핀의 타단은 원통형으로 형성되고, 상기 가이드부는 양쪽면이 평행하면서 웜축에 직각면을 이루어 골부가 형성되며,
    상기 미끄럼부재는 중공을 갖는 원통형으로 형성되며 상기 중공에는 상기 토크 핀의 타단부가 끼워지고,
    상기 미끄럼부재의 원통형의 외주면은 상기 가이드부의 양쪽면에 선 접촉되도록 끼워지는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브 액추에이터.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 미끄럼부재의 원통형의 외주면과 선 접촉되는 상기 가이드부의 양쪽면은 선 접촉되는 길이가 서로 다르게 형성되어 상기 선 접촉되는 길이의 차이로 인한 마찰력의 차이로 인해 상기 미끄럼부재가 회전하는 것을 특징으로 하는 전동식 밸브 액추에이터.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 가이드부의 양쪽면은 상기 웜축에 직각면을 이루되, 그 높이가 서로 다르게 형성됨에 따라 상기 미끄럼부재의 외주면과 선 접촉 시에 선 접촉되는 길이가 서로 다르게 형성된 것을 특징으로 하는 전동식 밸브 액추에이터.
KR1020170118593A 2017-09-15 2017-09-15 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터 KR101837588B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170118593A KR101837588B1 (ko) 2017-09-15 2017-09-15 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020170118593A KR101837588B1 (ko) 2017-09-15 2017-09-15 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101837588B1 true KR101837588B1 (ko) 2018-03-13

Family

ID=61660831

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020170118593A KR101837588B1 (ko) 2017-09-15 2017-09-15 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101837588B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109386644A (zh) * 2018-11-14 2019-02-26 上海孚因流体动力设备股份有限公司 一种执行器开度精确检测及指示的分体机构
CN113076616A (zh) * 2021-04-30 2021-07-06 重庆大学 考虑全误差信息因素的蜗轮母机精度主动设计分配方法
WO2024010128A1 (ko) * 2022-07-04 2024-01-11 주식회사 비에스씨 밸브 개폐용 액츄에이터

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727463B1 (ko) * 2006-01-02 2007-06-13 주식회사 아이토크콘트롤즈 밸브용 액추에이터

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100727463B1 (ko) * 2006-01-02 2007-06-13 주식회사 아이토크콘트롤즈 밸브용 액추에이터

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109386644A (zh) * 2018-11-14 2019-02-26 上海孚因流体动力设备股份有限公司 一种执行器开度精确检测及指示的分体机构
CN113076616A (zh) * 2021-04-30 2021-07-06 重庆大学 考虑全误差信息因素的蜗轮母机精度主动设计分配方法
CN113076616B (zh) * 2021-04-30 2022-11-11 重庆大学 考虑全误差信息因素的蜗轮母机精度主动设计分配方法
WO2024010128A1 (ko) * 2022-07-04 2024-01-11 주식회사 비에스씨 밸브 개폐용 액츄에이터

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101837588B1 (ko) 정밀도 향상 및 회로 보호를 위한 진동 방지용 위치 및 토크제어장치를 구비한 정밀 제어용 전동식 밸브 액추에이터
US7265512B2 (en) Actuator with feedback for end stop positioning
AU2019257358B2 (en) Sensors for valve systems and related assemblies, systems and methods
US11060633B2 (en) Methods of determining a force associate with a valve system
RU2445539C2 (ru) Устройство для определения положения привода
US10975985B2 (en) Position sensors for valve systems and related assemblies, systems and methods
JP4834656B2 (ja) ポジションセンサの位置決め装置
JP6970727B2 (ja) 角度センサーの補正方法及び角度センサーの補正装置
WO2019094881A1 (en) Anti-backlash valve positioner
US4462301A (en) Bourdon tube actuator
KR200276160Y1 (ko) 피드백 샤프트 회전 검출기구가 내장된 전공식 밸브개폐자동 위치제어장치
KR101959235B1 (ko) 이동가능한 부품에 장착된 포인터의 위치를 감지하기 위한 회로 구조물을 갖는 비접촉 위치 센서
US4626819A (en) Switch adjusting mechanism
JPH0625739Y2 (ja) 変速機のギヤ位置センサ
JP7365535B1 (ja) 弁装置
JP7453370B2 (ja) 変速機用のアクチュエータ装置
KR20230004844A (ko) 유압식 또는 전기유압식 드라이브용 위치 감지 장치 및 위치 감지 수단을 갖는 드라이브
JP7248466B2 (ja) 電動アクチュエータおよび劣化指標計算方法
WO2023176635A1 (ja) 弁装置
WO2023176633A1 (ja) 弁装置
JP2009257471A (ja) 電動アクチュエータの制御装置および制御方法

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant