KR101936991B1

KR101936991B1 - 조작기

Info

Publication number: KR101936991B1
Application number: KR1020160137751A
Authority: KR
Inventors: 도모후미 오하시
Original assignee: 아즈빌주식회사
Priority date: 2015-10-23
Filing date: 2016-10-21
Publication date: 2019-04-03
Also published as: US20170114918A1; US10072772B2; JP6663681B2; JP2017082826A; KR20170048192A; CN106969190B; CN106969190A

Abstract

본 발명은 수동으로 조절 밸브의 밸브축을 조작하고, 또한 원하는 위치에서 고정하는 것이 가능한 패러독스 유성 기어 기구를 갖는 조작기를 제공하는 것을 목적으로 한다..
본 발명에 따른 조작기(100)는, 구동 모터(2)에 의한 회전력을 받아 회전하는 선 기어(3a)와, 선 기어를 둘러싸는 형태로 고정 배치되고, 그 내주면에 톱니를 갖는 고정 내기어(5)와, 선 기어와 고정 내기어 사이에 배치되고, 선 기어와 고정 내기어와 맞물려 선 기어의 주위를 공전하면서 자전하는 복수의 유성 기어(4_1~4_3)와, 고정 내기어와 동축으로 배치되고, 그 내주면에 유성 기어와 맞물리는 톱니를 가지며, 회전 가능하게 설치된 가동 내기어(6)와, 가동 내기어에 연결되고, 조절 밸브의 밸브축을 회전시키기 위한 출력축(7)과, 케이스(1)의 외부로부터 가해진 힘에 의해, 선 기어 또는 유성 기어를 회전시키는 수동 조작 기구(3b, 8)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

Description

조작기{ACTUATOR}

본 발명은 조절 밸브의 밸브축을 조작하기 위한 조작기에 관한 것으로, 예컨대 로터리식의 조절 밸브의 밸브축을 조작하기 위한 조작기에 관한 것이다.

종래부터, 화학 플랜트 등에 있어서, 유량의 프로세스 제어에 조절 밸브가 이용되고 있다. 조절 밸브의 밸브 개방도는, 포지셔너로부터의 제어 신호에 기초하여 조작기(이하, 「액추에이터」라고도 함)가 조절 밸브의 밸브축을 조작함으로써 조정된다.

일반적으로, 버터플라이 밸브 등의 로터리식의 조절 밸브에서는, 제어하고 있는 유체의 힘에 의해 조절 밸브의 밸브체가 개폐되어 버리는 경우가 있다. 예컨대, 전동식의 액추에이터의 경우, 플랜트 내의 정전 등에 의해 액추에이터에의 전원 공급이 끊기면, 액추에이터 내부의 구동 모터의 유지력이 없어져 조절 밸브의 개방도를 유지할 수 없는 경우가 있다.

그 때문에, 액추에이터의 밸브축을 구동하는 동력 전달 기구에는, 전원 공급이 없는 경우라도 밸브축이 동작하지 않도록 하기 위한 셀프 로크 기능이 필요해지고 있다. 이 셀프 로크 기능을 실현하기 위한 동력 전달 기구로서는, 예컨대 하기 특허문헌 1 및 2에 개시되어 있는 바와 같이, 패러독스 유성 기어 기구가 잘 알려져 있다.

특허문헌 1 : 일본 특허 공개 제2007-177405호 공보 특허문헌 2 : 일본 특허 공개 제2010-255833호 공보

본원 발명자는, 더 저렴하고, 또한 보다 소형의 전동식의 액추에이터를 실현하기 위해, 액추에이터의 동력 전달 기구에 패러독스 유성 기어 기구를 채용하는 것을 검토하였다. 그 검토 결과, 이하에 나타내는 문제가 있는 것이 명백해졌다.

일반적으로, 조절 밸브가 적용되는 애플리케이션에 따라서는, 수동으로 조절 밸브를 조작하지 않으면 안 되는 경우가 있다. 예컨대, 전동식의 액추에이터에 의해 제어되는 조절 밸브를 증기 밸브로서 적용한 공조 시스템에 있어서, 그 조절 밸브가 개방된 상태에서 정전 등에 의해 액추에이터에의 전원 공급이 끊긴 경우, 고온이며 또한 고습도의 증기의 유출을 멈추기 위해서 수동으로 조절 밸브를 폐쇄할 필요가 있다.

그러나, 전동식의 액추에이터에 패러독스 유성 기어 기구를 적용한 경우, 수동에 의해 액추에이터의 출력 샤프트측으로부터 힘을 가해도, 그 셀프 로크 기능에 의해 기어가 회전하지 않아, 조절 밸브의 밸브 개방도를 변화시킬 수 없다. 그 때문에, 수동으로 조절 밸브의 밸브 개방도를 조정하기 위해서는, 패러독스 유성 기어 기구에 의한 셀프 로크 기능을 일시적으로 해제할 필요가 있다.

이 패러독스 유성 기어 기구에 의한 셀프 로크 기능을 해제하는 방법이, 예컨대 전술한 특허문헌 2에 개시되어 있다. 특허문헌 2에 개시된 기어드 모터에서는, 통상 동작 시에는 패러독스 유성 기어 기구의 고정 내기어의 소정의 위치에 설치된 수취부에 슬라이드 바를 삽입함으로써 고정 내기어를 로크(고정)하고, 셀프 로크 상태를 해제하는 경우에는, 그 슬라이드 바의 로크를 해제함으로써 고정 내기어를 프리한 상태로 하고 있다.

그러나, 특허문헌 2에 개시된 기술은, 슬라이드 바의 위치까지 고정 내기어를 회전시키고 나서 고정 내기어의 수취부에 슬라이드 바를 삽입하여 고정하는 것이므로, 임의의 위치에서 고정 내기어를 멈출 수 없다. 그 때문에, 특허문헌 2에 따른 기술을, 패러독스 유성 기어 기구를 갖는 전동식의 액추에이터에 적용했다고 해도, 패러독스 유성 기어 기구의 셀프 로크를 해제할 수는 있어도, 밸브축을 임의의 위치에 있어서 고정할 수 없어, 밸브 개방도를 원하는 값으로 설정할 수 없다.

본 발명은 상기한 문제를 감안하여 이루어진 것으로, 본 발명의 목적은, 수동으로 조절 밸브의 밸브축을 조작하고, 또한 원하는 위치에서 고정하는 것이 가능한 패러독스 유성 기어 기구를 갖는 조작기를 제공하는 것에 있다.

본 발명에 따른 조작기(100~102)는, 구동 모터(2)에 의한 회전력을 받아 회전하는 선 기어(3a/10a/12)와, 선 기어를 둘러싸는 형태로 고정 배치되고, 그 내주면에 톱니를 갖는 고정 내기어(5)와, 선 기어와 고정 내기어 사이에 배치되고, 선 기어와 고정 내기어와 맞물려 선 기어의 주위를 공전(公轉)하면서 자전하는 복수의 유성 기어(4_1~4_3)와, 고정 내기어와 동축으로 배치되고, 그 내주면에 유성 기어와 맞물리는 톱니를 가지며, 회전 가능하게 설치된 가동 내기어(6/11)와, 가동 내기어에 연결되고, 조절 밸브의 밸브축을 회전시키기 위한 출력축(7/9a)과, 선 기어, 고정 내기어, 유성 기어 및 가동 내기어를 수용하는 케이스(1)와, 케이스의 외부로부터 가해진 힘에 의해, 선 기어 또는 유성 기어를 회전시키는 수동 조작 기구(3b, 8/10b, 10c/13a, 13b, 14)를 구비하는 것을 특징으로 한다.

상기 조작기에 있어서, 수동 조작 기구는, 일단이 선 기어와 연결되고, 선 기어와 동일한 회전축을 갖는 축부(3b)와, 케이스의 외부로부터 조작 가능하게 설치되고, 축부를 통해 선 기어에 회전력을 부여하는 조작용 부재(8)를 갖고 있어도 좋다.

상기 조작기에 있어서, 조작용 부재는 원반형의 다이얼이고, 가동 내기어와 출력축은 동일한 회전축을 가지며, 출력축은 막대형으로 형성되고, 출력축의 외주부의 일부를 그 회전축의 방향으로 잘라낸 노치부(7b)와, 출력축의 중심 부분에 그 회전축의 방향으로 형성된 오목부(7a)를 가지며, 수동 조작 기구는, 평면에서 보아 다이얼의 중심이 오목부의 중심과 일치하고, 또한 평면에서 보아 다이얼의 외주부의 일부가 오목부로부터 노치부를 향해 돌출되어 배치되어 있어도 좋다.

한편, 상기 설명에서는, 일례로서, 발명의 구성 요소에 대응하는 도면 상의 참조 부호를, 괄호를 붙여 기재하고 있다.

이상 설명한 것에 의해, 본 발명에 의하면, 수동으로 조절 밸브의 밸브축을 조작하고, 또한 원하는 위치에서 고정하는 것이 가능한 패러독스 유성 기어 기구를 갖는 조작기를 실현할 수 있다.

도 1은 실시형태 1에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면 사시도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 조작기의 주요부를 도시한 평면도이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면도이다.
도 4는 선 기어, 유성 기어, 고정 내기어, 및 가동 내기어로 이루어지는 패러독스 유성 기어 기구의 구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 실시형태 1에 따른 조작기에 있어서의 다이얼의 주변 부분을 확대한 사시도이다.
도 6은 실시형태 1에 따른 조작기를 밸브축측에서 보았을 때의 평면도이다.
도 7은 실시형태 2에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면 사시도이다.
도 8은 실시형태 2에 따른 조작기의 주요부를 도시한 평면도이다.
도 9는 실시형태 2에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면도이다.
도 10은 실시형태 2에 따른 조작기를 밸브축측에서 보았을 때의 평면도이다.
도 11은 실시형태 3에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면 사시도이다.
도 12는 실시형태 3에 따른 조작기의 주요부를 도시한 평면도이다.
도 13은 실시형태 3에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 대해 도면을 참조하여 설명한다.

≪실시형태 1≫

도 1은 실시형태 1에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면 사시도이다.

도 1에 도시된 실시형태 1에 따른 조작기(100)는, 플랜트 등에 있어서, 유량의 프로세스 제어에 이용되는 조절 밸브를 조작하는 장치이며, 외부에 설치된 포지셔너로부터 공급된 조작 신호에 따라 조절 밸브의 밸브축을 조작함으로써, 조절 밸브의 밸브 개방도를 제어한다. 예컨대, 조작기(100)는, 버터플라이 밸브 등의 로터리식의 조절 밸브를 조작하는 전동식의 액추에이터이다.

실시형태 1에 따른 조작기(100)는, 조절 밸브의 밸브축을 조작하는 동력 전달 기구로서, 패러독스 유성 기어 기구를 갖고 있으며, 전동 모터에 대한 전원 공급이 없는 경우라도 밸브축이 동작하지 않는 셀프 로크 기능을 구비하고 있다. 또한, 조작기(100)는, 전동 모터에 대한 전원 공급이 없는 경우라도, 수동에 의해 밸브축을 조작하여, 임의의 밸브 개방도에 있어서 밸브축을 고정할 수 있는 기능을 구비하고 있다.

이하, 조작기(100)에 있어서의 상기한 기능을 실현하기 위한 구체적인 구조에 대해, 상세히 설명한다.

도 2에는, 도 1에서의 P방향에서 보았을 때의 조작기(100)의 주요부의 평면 구조가 도시되고, 도 3에는, 도 2에서의 조작기(100)의 A-A 단면이 도시되어 있다. 한편, 도 2에서는, 조작기(100)의 동력 전달 기구를 구성하는 각 기어의 위치 관계를 명확히 하기 위해, 조작기(100)의 구성 요소의 일부를 생략하여 도시하고 있다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 조작기(100)는, 케이스(1), 구동 모터(2), 선 기어(3a), 유성 기어(4_1~4_3), 고정 내기어(5), 가동 내기어(6), 출력축(7), 축부(3b) 및 다이얼(8)을 갖고 있다.

한편, 조작기(100)는, 포지셔너로부터 공급된 조작 신호에 기초하여 구동 모터(2)의 회전을 제어하는 전자 회로부나 전원 유닛 등도 갖고 있으나, 도 1 내지 도 3에서는, 이들의 도시를 생략하고 있다.

케이스(1)는, 조작기(100)의 구성 부품을 수용하기 위한 용기이며, 예컨대 금속 재료로 구성되어 있다. 한편, 도 1에서는, 도시의 형편상, 케이스(1)의 상부(도 1의 P측)를 덮는 덮개를 제거한 경우가 도시되어 있으나, 최종 제품에서는 케이스(1)의 상부를 덮는 덮개가 설치된다.

구동 모터(2)는, 전술한 전자 회로부(도시하지 않음)에 의해 제어되는 전동 모터이다.

선 기어(3a)는, 구동 모터(2)의 회전축에 연결되고, 그 회전축의 회전력을 받아 회전(자전)하는 기어이다.

고정 내기어(5)는, 선 기어(3a)를 둘러싸는 형태로 고정 배치되고, 그 내주면에 톱니를 갖는 기어이다. 구체적으로, 고정 내기어(5)는, 구동 모터(2)를 지지하고, 유성 기어(4)를 P방향으로부터 회전 가능하게 유지하는 플레이트(5a)와, 제1 기어부(41)의 주위와 맞물리는 기어부(5b)로 구성되어 있다.

여기서, 플레이트(5a)와 기어부(5b)는, 별개의 부품으로 구성해도 좋으나, 일체 형성함으로써, 부품 개수를 삭감할 수 있다.

유성 기어(4_1~4_3)[총칭하는 경우 「유성 기어(4)」라고 표기함]는, 선 기어(3a)와 고정 내기어(5) 사이에 배치되고, 선 기어(3a)와 고정 내기어(5)와 맞물려 선 기어(3a)의 주위를 공전하면서 자전하는 기어이다.

가동 내기어(6)는, 고정 내기어(5)와 동축으로 배치되고, 그 내주면에 유성 기어(4)와 맞물리는 톱니를 가지며, 회전 가능하게 설치된 기어이다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 가동 내기어(6)는, 유성 기어(4)와 맞물리는 기어부(6a)와, 유성 기어(4)를 회전 가능하게 지지하는 바닥부(6b)로 구성되어 있다. 바닥부(6b)는, 가동 내기어(6)의 회전축의 방향으로 형성된 관통 구멍(6c)을 갖고 있다.

출력축(7)은, 가동 내기어(6)에 연결되고, 조절 밸브의 밸브축을 회전시키기 위한 부품이다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 출력축(7)은, 가동 내기어(6)와 동일한 회전축을 갖고, 가동 내기어(6)와 일체로 형성되어 있다.

축부(3b) 및 다이얼(8)은, 케이스(1)의 외부로부터 가해진 힘에 의해, 선 기어(3a)를 회전시키는 수동 조작 기구를 구성하고 있다. 한편, 축부(3b) 및 다이얼(8)의 상세한 것에 대해서는 후술한다.

여기서, 선 기어(3a), 유성 기어(4), 고정 내기어(5) 및 가동 내기어(6)는, 예컨대 플라스틱 등의 수지 재료나 금속 재료에 의해 구성되어 있다. 또한, 선 기어(3a), 유성 기어(4), 고정 내기어(5) 및 가동 내기어(6)는 하나의 패러독스 유성 기어 기구를 구성하고 있다. 이하, 이 패러독스 유성 기어 기구에 대해 상세히 설명한다.

도 4는 선 기어(3a), 유성 기어(4), 고정 내기어(5) 및 가동 내기어(6)로 이루어지는 패러독스 유성 기어 기구의 구조를 도시한 사시도이다.

도 4에 도시된 바와 같이, 패러독스 유성 기어 기구의 중심 부분에 배치된 선 기어(3a)와 맞물려 유성 기어(4_1~4_3)가 배치된다. 또한, 유성 기어(4_1~4_3)의 주위에는, 유성 기어(4)의 일부의 영역과 맞물리고, 유성 기어(4_1~4_3)의 회전을 가이드하는 고정 내기어(5)가 고정되어 배치되며, 유성 기어(4)의 그 외의 영역과 맞물리고, 회전 가능하게 된 가동 내기어(6)가 배치되어 있다.

상기한 패러독스 유성 기어 기구에 있어서, 구동 모터(2)의 회전축으로부터 회전력을 받아 선 기어(3a)가 회전하고, 그 회전력에 의해 유성 기어(4_1~4_3)가 자전하면서 고정 내기어(5)를 따라 회전(공전)한다. 그리고, 유성 기어(4_1~4_3)의 회전력을 받아, 가동 내기어(6)가 회전한다. 이 가동 내기어(6)에 출력축(7)(밸브축)을 연결함으로써, 구동 모터(2)의 회전력을 크게 감속시킨 회전력에 의해 출력축(7)을 회전시킬 수 있다.

상기 패러독스 유성 기어 기구에 의하면, 구동 모터(2)의 회전력을 크게 감속시킨 회전력에 의해 밸브축을 회전시킬 수 있기 때문에, 가동 내기어(6)에 연결된 출력축(7)(밸브축)에 외부로부터 힘을 가했다고 해도, 출력축(7)은 회전시킬 수 없거나, 또는 회전시키기 위해서 매우 큰 힘이 필요해진다. 따라서, 정전 등이 원인으로 구동 모터(2)에의 전력 공급이 차단된 경우라도, 조절 밸브의 밸브 개방도를 실질적으로 고정할 수 있고, 조절 밸브의 셀프 로크 기능을 실현할 수 있다.

전술한 바와 같이, 선 기어(3a), 유성 기어(4), 고정 내기어(5) 및 가동 내기어(6)로 이루어지는 패러독스 유성 기어 기구에 의해, 조절 밸브의 셀프 로크 기능을 실현할 수 있다.

한편, 상기 패러독스 유성 기어 기구는, 구동 모터(2)에 상관없이, 수동에 의해 가동 내기어(6)를 회전시키는 구조를 갖고 있다. 이하, 이 구조에 대해 상세히 설명한다.

전술한 바와 같이, 축부(3b) 및 다이얼(8)은, 케이스(1)의 외부로부터 가해진 힘에 의해, 선 기어(3a)를 회전시키는 수동 조작 기구를 구성하고 있다.

축부(3b)는, 일단이 선 기어(3a)와 연결되고, 선 기어(3a)와 동일한 회전축을 갖는 부품이다. 도 1 및 도 3에 도시된 바와 같이, 축부(3b)는, 예컨대 선 기어(3a)와 일체 형성되어 있다.

다이얼(8)은, 케이스(1)의 외부로부터 조작 가능하게 설치되고, 축부(3b)를 통해 선 기어(3a)에 회전력을 부여하는 조작용 부재이다. 다이얼(8)은, 예컨대 대략 원반형으로 형성되고, 그 외주부(8b)에 복수의 홈이 형성되어 있다.

도 1, 도 3에 도시된 바와 같이, 축부(3b)는, 가동 내기어(6)의 관통 구멍(6c)에 수용되고, 일부가 가동 내기어(6)와 함께 케이스(1)의 외부로 돌출되어 있다. 또한, 축부(3b)는 일단이 개구되고, 타단이 바닥이 있는 통 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 축부(3b)의 케이스(1)로부터 돌출된 측의 단부에는, 축부(3b)의 회전축의 방향으로 뚫려진 구멍(3c)이 형성되어 있다.

구멍(3c)은, 평면에서 보아 다각형 형상(예컨대 육각형 형상)으로 형성되어 있고, 다이얼(8)의 돌기부(8a)도, 구멍(3c)에 대응한 형상(평면에서 보아 다각형 형상)을 갖고 있다. 다이얼(8)의 돌기부(8a)가 구멍(3c)에 감합(嵌合)됨으로써, 축부(3b)와 다이얼(8)이 연결된다.

상기한 바와 같이 축부(3b)와 다이얼(8)이 연결되어 있기 때문에, 예컨대 수동에 의해 다이얼(8)을 회전시킴으로써, 구동 모터(2)에 상관없이, 축부(3b)를 통해 선 기어(3a)에 직접 회전력을 가할 수 있다. 이에 의하면, 구동 모터(2)가 정지하고 있는 상태라도, 다이얼(8)을 수동으로 조작함으로써, 선 기어(3a)를 통해 가동 내기어(6)를 회전시킬 수 있기 때문에, 밸브축을 원하는 밸브 개방도가 되는 위치까지 회전시킬 수 있다. 한편, 전술한 바와 같이, 조작기(100)의 동력 전달 기구로서 패러독스 유성 기어 기구를 채용하고 있기 때문에, 다이얼(8)에 의해 밸브축을 원하는 위치까지 회전시킨 후에는, 패러독스 유성 기어 기구의 감속비에 의해, 밸브축을 상기한 위치에서 고정할 수 있다.

다음으로, 다이얼(8)의 주변 부분의 구조에 대해 설명한다.

도 5는 실시형태 1에 따른 조작기(100)에 있어서의 다이얼(8)의 주변 부분을 확대한 사시도이다.

도 6은 실시형태 1에 따른 조작기(100)를 밸브축측에서 보았을 때의 평면도이다.

도 5, 도 6에 도시된 바와 같이, 출력축(7)은, 막대형(예컨대 원기둥형)으로 형성되고, 출력축(7)의 외주부의 일부를 그 회전축의 방향으로 잘라낸 노치부(7b)와, 출력축(7)의 중심 부분에, 그 회전축의 방향으로 형성된 오목부(7a)를 갖는다.

다이얼(8)은 출력축(7)의 오목부(7a)에 배치된다. 구체적으로는, 도 6에 도시된 바와 같이 다이얼(8)은, 평면에서 보아 다이얼(8)의 중심이 오목부(7a)의 중심과 일치하고, 또한 평면에서 보아, 다이얼(8)의 외주부(8b)의 일부가 오목부(7a)로부터 노치부(7b)를 향해 돌출되어 배치된다.

상기한 바와 같이 출력축(7)을 형성하고, 다이얼(8)을 배치함으로써, 도 1 내지 도 6에 도시된 바와 같이 다이얼(8)을 선 기어(3a)와 동축으로 배치한 경우라도, 출력축(7)이 다이얼(8)의 조작의 방해가 되지 않기 때문에, 밸브축의 수동 조작이 용이해진다.

이상, 실시형태 1에 따른 조작기(100)에 의하면, 동력 전달 기구로서 패러독스 유성 기어 기구를 채용하고, 또한 외부로부터 가해진 힘을 패러독스 유성 기어 기구의 선 기어(3)에 대해 회전력으로서 가하는 수동 조작 기구를 구비하고 있기 때문에, 예컨대 정전 등의 이유에 의해 구동 모터(2)가 정지하고 있는 상태라도, 다이얼(8)을 수동으로 조작하여 가동 내기어(6)를 회전시킬 수 있다. 또한, 전술한 종래 기술과 같이 패러독스 유성 기어 기구의 셀프 로크 기능을 해제하는 구조가 아니기 때문에, 다이얼(8)을 조작한 후에 밸브축을 고정할 수 있다. 즉, 실시형태 1에 따른 조작기(100)에 의하면, 조절 밸브의 셀프 로크 기능을 실현하면서, 밸브축의 수동 조작이 가능해진다.

또한, 전술한 바와 같이 패러독스 유성 기어 기구에 의한 셀프 로크 기능을 해제하는 구조가 아니기 때문에, 동력 전달 기구의 복잡화를 방지할 수 있다. 이에 의해, 제조 비용을 억제하면서, 밸브축의 수동 조작 기능을 실현할 수 있다. 또한, 전술한 바와 같이, 고정 내기어(5)로서 플레이트(5a)와 기어부(5b)를 일체 형성하면, 제조 비용을 한층 더 삭감할 수 있게 된다.

또한, 실시형태 1에 따른 조작기(100)에 의하면, 상기 수동 조작 기구의 조작용 부재로서 원반형의 다이얼(8)을 이용함으로써, 선 기어(3)에 대해 직접 회전력을 가하는 것이 용이해진다.

또한, 실시형태 1에 따른 조작기(100)에 의하면, 다이얼(8)을, 출력축(7)에 형성된 오목부(7a)에 외주부(8b)의 일부가 노치부(7b)측으로 돌출되도록 배치함으로써, 전술한 바와 같이 밸브축의 수동 조작이 용이해진다.

≪실시형태 2≫

도 7은 실시형태 2에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면 사시도이다.

도 7에 도시된 실시형태 2에 따른 조작기(101)는, 선 기어 및 가동 내기어와, 출력축이 동일축 상에 배치되지 않고, 서로 상이한 축선 상에 배치되는 점에서, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 상이하다.

한편, 실시형태 2에 따른 조작기(101)에서, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 8은 실시형태 2에 따른 조작기의 주요부를 도시한 평면도이고, 도 9는 실시형태 2에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면도이다.

도 8에는, 도 7에서의 P방향에서 보았을 때의 조작기(101)의 주요부의 평면 구조가 도시되고, 도 9에는, 도 8에서의 조작기(101)의 A-A 단면이 도시되어 있다. 한편, 도 8, 도 9에서는, 조작기(101)의 동력 전달 기구를 구성하는 각 기어의 위치 관계를 명확히 하기 위해서, 조작기(101)의 구성 요소의 일부를 생략하여 도시하고 있다.

도 7~도 9에 도시된 바와 같이, 조작기(101)는 케이스(1), 구동 모터(2), 선 기어(10a), 유성 기어(4_1~4_3), 고정 내기어(5), 가동 내기어(11), 축부(10b), 기어(9b) 및 출력축(9a)을 갖고 있다.

가동 내기어(11)와 출력축(9a)은, 서로 이격되고, 서로의 회전축이 평행하게 배치되어 있다. 가동 내기어(11)와 출력축(9a) 사이에는, 가동 내기어(11)의 회전을 출력축(9a)에 전달하는 전달 기구로서의 기어(9b)가 설치되어 있다.

가동 내기어(11)는, 도 7, 도 9에 도시된 바와 같이, 유성 기어(4_1~4_3)를 유지하고, 각 유성 기어(4_1~4_3)의 주위와 맞물리는 제1 기어부(11a)와, 제1 기어부(11a)와 연결되고, 제1 기어부(11a)와 동일한 회전축을 갖는 제2 기어부(11b)로 구성되어 있다. 또한, 제1 기어부(11a)와 제2 기어부(11b)에는, 이들의 중심 부분(회전축)을 관통하는 관통 구멍(11c)이 형성되어 있다.

출력축(9a)은 조절 밸브의 밸브축과 접속하기 위한 막대형의 부재이다. 출력축(9a)은, 고정 내기어(5)에 형성된 관통 구멍(5a)에 삽입되고, 고정 내기어(5)에 의해 회전 가능하게 유지되어 있다. 기어(9b)는, 출력축(9a)과 연결되고, 그 외주부에 형성된 톱니가 가동 내기어(11)의 제2 기어부(11b)의 톱니와 맞물려 있다.

실시형태 2에 따른 조작기(101)는, 이하와 같이 동작한다.

구동 모터(2)가 회전하면, 그 회전력이 기어(20) 및 기어(21)를 통해 선 기어(10a)에 전달되고, 선 기어(10a)와 그것에 연결된 축부(10b)가 회전한다. 선 기어(10a)가 회전하면, 그 주위에 배치된 유성 기어(4)가 고정 내기어(5)를 따라 자전 및 공전하고, 가동 내기어(11)의 제1 기어부(11a) 및 제2 기어부(11b)가 회전한다. 가동 내기어(11)의 회전력이 기어(9b)에 전달됨으로써, 기어(9b)에 연결된 축(9a)이 회전한다. 이에 의해, 출력축(9a)에 접속된 밸브축을 회전시킬 수 있다.

실시형태 2에 따른 조작기(101)는, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 마찬가지로, 밸브축을 수동으로 조작하기 위한 수동 조작 기구를 갖고 있다. 구체적으로는, 도 7, 도 9에 도시된 바와 같이, 수동 조작 기구로서, 케이스(1)의 외부로부터 가해진 힘에 의해, 선 기어(10a)를 회전시키는 축부(10b)를 갖고 있다.

구체적으로, 축부(10b)는, 일단이 선 기어(10a)와 연결되고, 선 기어(10a)와 동일한 회전축을 갖는 부품이다. 축부(10b)는, 예컨대 선 기어(10a)와 일체 형성되어 있다.

도 7, 도 9에 도시된 바와 같이, 축부(10b)는, 가동 내기어(11)의 관통 구멍(11c)에 수용되고, 일부가 가동 내기어(11)와 함께 케이스(1)의 외부로 돌출되어 있다. 또한, 축부(10b)는 일단이 개구되고, 타단이 바닥이 있는 통 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 축부(10b)의 케이스(1)로부터 돌출된 측의 단부에는, 선 기어(10a)의 회전축의 방향으로 뚫려진 구멍(10c)이 형성되어 있다.

도 10은 실시형태 2에 따른 조작기(101)를 밸브축측(S방향)에서 보았을 때의 평면도이다.

도 10에 도시된 바와 같이, 구멍(10c)은, 평면에서 보아 다각형 형상으로 형성되어 있다. 예컨대, 구멍(10c)의 형상에 맞는 공구를 구멍(10c)에 삽입하여 회전시킴으로써, 선 기어(10a)를 구동 모터(2)에 상관없이 회전시킬 수 있다. 예컨대, 구멍(10c)을 평면에서 보아 육각형 형상으로 형성한 경우, 그 형상에 맞는 육각봉(六角棒) 스패너(육각봉 렌치)를 구멍(10c)에 삽입하여 회전시킴으로써, 선 기어(10a)를 회전시킬 수 있다.

이상, 실시형태 2에 따른 조작기(101)에 의하면, 패러독스 유성 기어 기구의 선 기어(10a) 및 가동 내기어(11)와 출력축(9a)이 동일축 상에 없는 구조에 있어서, 선 기어(10a)와 연결되고, 케이스(1)로부터 돌출된 축부(10b)에 평면에서 보아 다각형 형상의 구멍(10c)이 형성되어 있기 때문에, 그 구멍(10c)에 공구를 삽입함으로써, 선 기어(10a)를 회전시킬 수 있다. 이에 의하면, 예컨대 정전 등의 이유에 의해 구동 모터(2)가 정지하고 있는 상태라도, 수동으로 가동 내기어(11)를 회전시킬 수 있고, 밸브축을 원하는 밸브 개방도가 되는 위치까지 회전시켜 고정할 수 있다. 즉, 실시형태 2에 따른 조작기(101)에 의하면, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 마찬가지로, 조절 밸브의 셀프 로크 기능을 실현하면서, 밸브축의 수동 조작이 가능해진다.

≪실시형태 3≫

도 11은 실시형태 3에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면 사시도이다.

도 11에 도시된 실시형태 3에 따른 조작기(102)는, 선 기어가 아니라 유성 기어를 회전시키는 수동 조작 기구를 갖는 점에서, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 상이하다.

한편, 실시형태 3에 따른 조작기(102)에서, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호를 붙이고, 그 상세한 설명을 생략한다.

도 12는 실시형태 3에 따른 조작기의 주요부를 도시한 평면도이고, 도 13은 실시형태 3에 따른 조작기의 주요부를 도시한 단면도이다.

도 12에는, 도 11에서의 P방향에서 보았을 때의 조작기(102)의 주요부의 평면 구조가 도시되고, 도 13에는, 도 12에서의 조작기(102)의 A-A 단면이 도시되어 있다. 한편, 도 12, 도 13에서는, 조작기(102)의 동력 전달 기구를 구성하는 각 기어의 위치 관계를 명확히 하기 위해서, 조작기(102)의 구성 요소의 일부를 생략하여 도시하고 있다.

도 11~도 13에 도시된 바와 같이, 조작기(102)는 케이스(1), 구동 모터(2), 선 기어(12), 유성 기어(4_1~4_3), 고정 내기어(5), 가동 내기어(6), 출력축(7), 캐리어(13a), 축부(13b) 및 다이얼(14)을 갖고 있다.

캐리어(13a)는, 가동 내기어(6) 내에 배치되고, 유성 기어(4)를 회전 가능하게 지지하며, 가동 내기어(6)와 동축으로 회전 가능하게 설치된 대좌(臺座)이다. 예컨대, 각 유성 기어(4_1~4_3)에는 그 중심 부분(회전축)에 관통 구멍이 형성되고, 캐리어(13a)에는, 각 유성 기어(4_1~4_3)의 각각의 관통 구멍에 대응하여 돌기부가 형성되어 있다. 각 유성 기어(4_1~4_3)의 관통 구멍에 캐리어(13a)에 형성된 돌기부가 삽입됨으로써, 각 유성 기어(4_1~4_3)가 지지된다.

캐리어(13a)가 상기한 바와 같이 구성됨으로써, 구동 모터(2)가 회전하면, 선 기어(12)로부터의 회전력에 의해, 유성 기어(4_1~4_3)와 함께 캐리어(13a)가 회전한다.

축부(13b)는, 일단이 캐리어(13a)와 연결되고, 캐리어(13a)와 동일한 회전축을 갖는 부품이다. 축부(13b)는, 예컨대 캐리어(13a)와 일체 형성되어 있다.

다이얼(14)은, 케이스(1)의 외부로부터 조작 가능하게 설치되고, 축부(13b)를 통해 유성 기어에 회전력을 부여하는 조작용 부재이며, 전술한 다이얼(8)과 마찬가지로, 대략 원반형으로 형성되고, 그 외주부(14b)에 복수의 홈이 형성되어 있다.

도 11, 도 13에 도시된 바와 같이, 축부(13b)는, 가동 내기어(6)의 관통 구멍(6c)에 수용되고, 일부가 가동 내기어(6)와 함께 케이스(1)의 외부로 돌출되어 있다. 또한, 축부(13b)는 일단이 개구되고, 타단이 바닥이 있는 통 형상으로 형성되어 있다. 구체적으로는, 축부(13b)의 케이스(1)로부터 돌출된 측의 단부에는, 선 기어(12)의 회전축의 방향으로 뚫려진 구멍(13c)이 형성되어 있다.

구멍(13c)에는, 다이얼(14)의 돌기부(14a)가 삽입되고, 축부(13b)와 연결되어 있다. 다이얼(14)은, 캐리어(13a)와 동일한 회전축을 갖는 원반형으로 형성되어 있다.

구멍(13c)은, 평면에서 보아 다각형 형상(예컨대 육각형 형상)으로 형성되어 있고, 다이얼(14)의 돌기부(14a)도, 구멍(13c)에 대응한 형상(평면에서 보아 다각형 형상)을 갖고 있다. 다이얼(14)의 돌기부(14a)가 구멍(13c)에 감합됨으로써, 축부(13b)와 다이얼(14)이 연결된다.

상기한 바와 같이 캐리어(13a)와 다이얼(14)이 축부(13b)를 통해 연결되기 때문에, 예컨대 수동에 의해 다이얼(14)을 회전시킴으로써, 구동 모터(2)에 상관없이, 캐리어(13a)를 통해 유성 기어(4)에 회전력을 가할 수 있다. 이에 의하면, 구동 모터(2)가 정지하고 있는 상태라도, 다이얼(14)을 수동으로 조작하여 유성 기어(4)를 회전시킴으로써, 가동 내기어(6)를 회전시킬 수 있기 때문에, 밸브축을 원하는 밸브 개방도가 되는 위치까지 회전시킬 수 있다.

한편, 전술한 바와 같이, 조작기(102)의 동력 전달 기구로서 패러독스 유성 기어 기구를 채용하고 있기 때문에, 다이얼(14)에 의해 밸브축을 원하는 위치까지 회전시킨 후에는, 패러독스 유성 기어 기구의 감속비에 의해, 밸브축을 상기한 위치에서 고정할 수 있다.

한편, 다이얼(14) 주변의 출력축(7)의 구성은, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 동일하다(도 5, 도 6 참조).

이상, 실시형태 3에 따른 조작기(102)에 의하면, 동력 전달 기구로서 패러독스 유성 기어 기구를 채용하고, 또한 외부로부터 가해진 힘을 패러독스 유성 기어 기구의 유성 기어(4)에 대해 회전력으로서 가하는 수동 조작 기구를 구비하고 있기 때문에, 예컨대 정전 등의 이유에 의해 구동 모터(2)가 정지하고 있는 상태라도, 다이얼(14)을 수동으로 조작하여 가동 내기어(6)를 회전시킬 수 있고, 밸브축을 원하는 밸브 개방도가 되는 위치까지 회전시켜 고정할 수 있다. 즉, 실시형태 3에 따른 조작기(102)에 의하면, 조절 밸브의 셀프 로크 기능을 실현하면서, 밸브축의 수동 조작이 가능해진다.

또한, 상기 수동 조작 기구로서, 유성 기어(4)를 지지하고, 유성 기어(4)와 함께 회전 가능하게 된 캐리어(13a)와, 캐리어(13a)와 연결된 축부(13b)와, 축부(13b)와 연결된 다이얼(14)을 이용함으로써, 유성 기어(4)에 대해 직접 회전력을 가하는 것이 용이해진다.

또한, 실시형태 3에 따른 조작기(102)에 의하면, 유성 기어(4)에 대해 직접 회전력을 가하는 구성이기 때문에, 조작 토크는 커지지만, 선 기어를 직접 조작하는 경우에 비해 회전수는 적어진다.

이상, 본 발명자들에 의해 이루어진 발명을 실시형태에 기초하여 구체적으로 설명하였으나, 본 발명은 그것에 한정되는 것은 아니며, 그 요지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지로 변경 가능한 것은 물론이다.

예컨대, 실시형태 1, 3에 있어서, 수동 조작 기구를 구성하는 다이얼(8, 14)과 축부(3b, 13b)를 별개의 부품으로 구성하는 경우를 예시하였으나, 이것에 한정되지 않고, 예컨대 다이얼(8, 14)과 축부(3b, 13b)를 일체 형성해도 좋다.

또한, 실시형태 1, 2에 있어서, 선 기어(3a, 10a)와 축부(3b, 10b)를 일체 형성하는 경우를 예시하였으나, 선 기어(3a, 10a)와 축부(3b, 10b)를 별개의 부품으로 형성하여 연결시켜도 좋다. 마찬가지로, 실시형태 3에 있어서, 캐리어(13a)와 축부(13b)를 별개의 부품으로 형성하여 연결시켜도 좋다.

또한, 실시형태 2에 있어서, 선 기어(10a)의 구멍(10c)에 공구를 삽입하여 선 기어(10a)를 회전시키는 방법을 예시하였으나, 이것에 한정되지 않고, 실시형태 1에 따른 조작기(100)와 마찬가지로, 수동 조작용의 다이얼을 선 기어(10a)의 구멍(10c)에 감합시켜도 좋다.

또한, 실시형태 2에 있어서, 가동 내기어(11)와 출력축(9a)이 평행하게 배치되는 경우를 예시하였으나, 이것에 한정되지 않고, 가동 내기어(11)의 회전축과 출력축(9a)의 회전축을 동일 직선 상이 아닌 위치에 배치할 수 있으면, 다른 구성이어도 좋다. 예컨대, 가동 내기어(11)의 회전축과 출력축(9a)의 회전축이 수직이어도 좋다.

또한, 실시형태 1, 3에 있어서, 가동 내기어(6)와 출력축(7)이 일체 형성되어 있는 경우를 예시하였으나, 이것에 한정되지 않고, 각각을 별개의 부품에 의해 형성하고, 이들을 동일한 회전축이 되도록 연결시켜도 좋다.

100~102: 조작기 1: 케이스
2: 구동 모터 3a, 10a, 12: 선 기어
3b, 10b, 13b: 축부 3c, 10c, 13c: 구멍
4_1, 4_2, 4_3, 4: 유성 기어 5: 고정 내기어
5a: 플레이트 5b: 기어부
6, 11: 가동 내기어 6a: 기어부
6b: 바닥부 6c: 관통 구멍
7, 9a: 출력축 7a: 오목부
7b: 노치부 8, 14: 다이얼
8a: 돌기부 8b: 외주부
9b, 20, 21: 기어 11a: 제1 기어부
11b: 제2 기어부 13a: 캐리어

Claims

구동 모터에 의한 회전력을 받아 회전하는 선 기어와,
상기 선 기어를 둘러싸는 형태로 고정 배치되고, 그 내주면에 톱니를 갖는 고정 내기어와,
상기 선 기어와 상기 고정 내기어 사이에 배치되고, 상기 선 기어와 상기 고정 내기어와 맞물려 상기 선 기어의 주위를 공전하면서 자전하는 복수의 유성 기어와,
상기 고정 내기어와 동축으로 배치되고, 그 내주면에 상기 유성 기어와 맞물리는 톱니를 가지며, 회전 가능하게 설치된 가동 내기어와,
상기 가동 내기어에 연결되고, 조절 밸브의 밸브축을 회전시키기 위한 출력축을 구비하고,
상기 선 기어, 상기 고정 내기어, 상기 유성 기어 및 상기 가동 내기어를 수용하는 케이스와,
상기 케이스의 외부로부터 가해진 힘에 의해, 상기 선 기어 또는 상기 유성 기어를 회전시키는 수동 조작 기구를 구비하고,
상기 수동 조작 기구는,
상기 가동 내기어 내에 배치되고, 상기 유성 기어를 회전 가능하게 지지하며, 상기 가동 내기어와 동축으로 회전 가능하게 설치된 대좌(臺座)와,
일단이 상기 대좌와 연결되고, 상기 대좌와 동일한 회전축을 갖는 축부와,
상기 케이스의 외부로부터 조작 가능하게 설치되고, 상기 축부를 통해 상기 유성 기어에 회전력을 부여하는 조작용 부재를 갖는 것을 특징으로 하는 조작기.
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제1항에 있어서, 상기 조작용 부재는 원반형의 다이얼이고,
상기 가동 내기어와 상기 출력축은 동일한 회전축을 가지며,
상기 출력축은 막대형으로 형성되고,
상기 출력축은, 상기 출력축의 외주부의 일부를 그 회전축의 방향으로 잘라낸 노치부와, 상기 출력축의 중심 부분에 그 회전축의 방향으로 형성된 오목부를 가지며,
상기 수동 조작 기구는, 평면에서 보아 상기 다이얼의 중심이 상기 오목부의 중심과 일치하고, 평면에서 보아 상기 다이얼의 외주부의 일부가 상기 오목부로부터 상기 노치부를 향해 돌출되어 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 조작기.
제1항에 있어서, 상기 가동 내기어의 회전을 상기 출력축에 전달하는 전달 기구를 더 구비하고,
상기 가동 내기어와 상기 출력축은 서로 이격되고, 서로의 회전축이 동일 직선 상이 아닌 위치에 설치되며,
상기 가동 내기어는, 그 회전축의 방향으로 관통하는 관통 구멍이 형성되고,
상기 수동 조작 기구는, 상기 선 기어와 동일한 회전축을 가지며, 일단이 상기 선 기어와 연결되고, 타단이 상기 케이스로부터 돌출된 축부를 가지며,
상기 축부는, 상기 타단에 상기 선 기어의 회전축의 방향으로 형성된 평면에서 보아 다각형 형상의 구멍을 갖는 것을 특징으로 하는 조작기.
제1항 또는 제5항에 있어서, 상기 고정 내기어는,
상기 구동 모터를 지지하는 플레이트와,
상기 플레이트와 일체 형성되고, 상기 유성 기어와 맞물리는 기어부를 포함하는 것을 특징으로 하는 조작기.