KR20010015272A - 위치검출기능을 가진 절환밸브 - Google Patents

Abstract

마그네트와 자기센서를 이용하지 않고 밸브부재의 전체 스트로크 중의 동작위치를 검출하는 것이 가능한, 위치검출기능을 가진 절환밸브를 얻는다.

스풀(6)의 동작위치를 검출하는 위치검출기구(20)를, 케이싱(4)에 설치되어 교번자계를 발생시키는 검출코일(21)과, 피스톤(12b)에 설치되고, 상기 검출코일 (21)에 접근 또는 이간하는 것에 의해서 그 검출코일의 임피던스를 변화시키는 검출헤드(23)와, 상기 검출코일(21)에 교번전압을 인가함과 아울러, 그 검출코일 (21)의 임피던스의 변화로부터 스풀(6)의 동작위치를 검출하는 신호처리회로(22)로 구성한다.

Description

위치검출기능을 가진 절환밸브{DIRECTIONAL CONTROL VALVE HAVING POSITION DETECTING FUNCTION}

본 발명은, 스풀 등의 밸브부재의 동작위치를 검출할 수 있는 위치검출기능을 가진 절환밸브에 관한 것이다.

스풀의 동작위치를 검출할 수 있도록 한 절환밸브는, 예컨대 실개평2-66784호 공보에 개시되어 있듯이 이미 공지이다. 이 공지의 절환밸브는, 스풀의 외주에 마그네트를 설치함과 아울러, 케이싱에 자기센서를 설치하고, 스풀이 일방의 절환위치로 이동했을 때 마그네트가 자기센서에 접근하여 상기 자기센서가 온으로 되고, 타방의 절환위치로 이동했을 때 마그네트가 자기센서에서 떨어져서 상기 자기센서가 오프로 되도록 한 것으로, 자기센서의 온ㆍ오프 에 의해서 수풀이 절환된 것을 검출하는 것이다.

그러나 이 절환밸브는, 마그네트를 스풀 외주의 작동유체의 유로 중에 설치하고 있기 때문에, 상기 마그네트가 작동유체와 직접 접촉하게 되고, 이 작동유체 중에 수분이나 화학미스트 혹은 금속분말과 같은 자성체입자 등이 함유되어 있으면, 이들과 접촉하는 것에 의해서 상기 마그네트가 녹이 슬거나 부식하거나 미세입자를 흡착하여, 자력의 저하에 의한 검출제도의 저하나, 흡착한 미세입자에 의한 밸브부재의 동작불량 등이 생기기 쉽다라는 결점이 있다.

또한, 상기 공지의 절환밸브는, 마그네트를 검출하는 것에 의해서 스트로크단에 있어서의 스풀의 위치는 검출할 수 있어도, 스트로크 중의 스풀의 위치는 검출할 수 없기 때문에, 스풀이 스트로크 중에 어떠한 이상에 의해서 원활하지 않은 불규칙한 이동을 했을 경우에도, 그 이상을 검지할 수가 없고, 고장이나 사고가 발생하기 전에 적절한 대응을 실시한다라는 것은 곤란하며, 보수, 관리의 면에서 문제가 많다.

게다가, 마그네트를 검출하는 자기센서는 일반적으로, 자속밀도가 일정치를 넘을 때에 온으로 되고, 다른 일정치를 밑돌 때에 오프로 되도록 구성되어 있기 때문에, 스풀의 구동스트로크 시에, 마그네트의 접근에 의해서 자속밀도가 일정치보다 크게 되면, 스풀이 스트로크단에 도달하기 전이어도 자기센서는 온으로 되고, 역으로, 스풀의 복귀스트로크 시에, 마그네트의 이간에 의해서 자속밀도가 일정치를 밑돌면, 스풀이 복귀스트로크단에 도달하기 전이어도 자기센서는 오프로 된다. 이 때문에 예컨대, 자기센서가 온 또는 오프로 되는 순간에 스풀이 어떠한 원인으로 그 위치에 정지한 경우에도, 자기센서에서는 스풀이 완전하게 절환된 것을 알게 하는 온ㆍ오프신호가 출력되는 정도로, 그 이상을 검출할 수 있게 되었다.

본 발명의 기술적 과제는, 종래와 같은 마그네트와 자기센서를 이용하지 않고 밸브부재의 전체 스트로크 중의 작동위치를 검출할 수 있는, 위치검출기능을 가진 절환밸브를 제공하는 것이다.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명의 절환밸브는, 복수의 포트와, 이들 각 포트가 개구하는 밸브구멍과, 상기 포트 및 밸브구멍을 보유하는 케이싱과, 상기 밸브구멍 내로 미끄러질 수 있게 수용된 유체유로절환용 밸브부재와, 그 밸브부재를 구동하기 위한 수단과, 상기 케이싱에 설치되어 교번자계를 발생시키는 검출코일과, 상기 밸브부재와 동기하여 변이하도록 설치되고, 교번자계 내에 있어서 상기 검출코일에 접근 또는 이간하는 것에 의해서 그 검출코일의 임피던스를 변화시키는 검출헤드와, 상기 검출코일에 교변전압을 인가함과 아울러, 그 검출코일의 임피던스의 변화로부터 밸브부재의 동작위치를 검출하는 신호처리회로를 보유하는 것을 특징으로 하는 것이다.

상기 구성을 보유하는 본 발명의 절환밸브에 있어서는, 밸브부재와 동기해서 이동하는 검출헤드가 검출코일에 접근 또는 이간하면, 그 검출코일의 임피던스가 검출헤드와의 거리에 따라서 변화하는 것이므로, 이 임피던스의 변화로부터 밸브부재의 동작위치를 검출하는 것이 가능하다. 따라서, 각 동작위치와 동작시간의 관계에서, 밸브부재가 정상적으로 동작했는지의 여부를 판별할 수 있게 되고, 고장이나 사고가 발생하기 전에 적절한 대책을 실시할 수가 있다.

또한, 종래와 같이 마그네트를 스풀 외주의 작동유체의 유로 중에 설치할 필요가 없기 때문에, 작동유체가 고온이거나, 수분이나 화학미스트 혹은 금속분말과 같은 자성체입자 등을 함유하고 있어도, 녹이 슬거나 부식, 자성입자의 흡착, 자력의 저하나 저온변화 등에 대한 대책을 강구할 필요가 없고, 간단하게 고수명, 고신뢰성의 절환밸브를 얻는 것이 가능하다.

본 발명의 구체적인 실시형태에 의하면, 상기 밸브부재의 적어도 일단측에, 파일럿 유체압의 작용에 의해 작동하여 그 밸브부재를 절환하는 피스톤을 보유하고, 일방의 피스톤에 상기 검출헤드가 설치되고, 그 피스톤에 대향하는 케이싱부분에 상기 검출코일이 설치되어 있다.

본 발명의 바람직한 하나의 구체예에 의하면, 상기 검출헤드가 자성재로 이루어져 있어서, 검출코일의 중공부 내로 출입되도록 구성되어 있다.

본 발명의 다른 바람직한 구체예에 의하면, 상기 검출코일이 고주파자계를 발생시키기 위한 고주파코일이고, 또한 상기 검출헤드가 금속으로 이루어져 있다.

도 1은, 본 발명에 관한 절환밸브의 제 1실시예를 나타내는 단면도이다.

도 2는, 도 1의 요부확대도이다.

도 3은, 본 발명의 제 2실시예를 나타내는 요부단면도이다.

(도면의 주요부분에 대한 부호의 설명)

P, A, B, E1, E2 ㆍㆍㆍ 포트 4 ㆍㆍㆍ 케이싱

5 ㆍㆍㆍ 밸브구멍 6 ㆍㆍㆍ 스풀

12a, 12b ㆍㆍㆍ 피스톤 2 ㆍㆍㆍ 위치검출기구

21, 21a ㆍㆍㆍ 검출코일 22, 22a ㆍㆍㆍ 신호처리회로

23, 23a ㆍㆍㆍ 검출헤드 26 ㆍㆍㆍ 중공부

도 1 및 도 2는 본 발명에 관한 절환밸브의 제 1실시예를 나타내는 것으로, 여기에 예시된 절환밸브는, 2개의 파일럿밸브(2a), (2b)로 주밸브(1)를 절환하는 구성의 더블파일럿식 절환밸브이다.

상기 주밸브(1)는, 5포트밸브로서의 구성을 보유하는 것으로, 비자성체 소재로 이루어지는 케이싱(4)을 함유하고 있다. 이 케이싱(4)은, 직방체형상을 한 제 1부재(4a)와, 그 일단에 연결되어서 2개의 파일럿밸브(2a), (2b)를 집중적으로 설치하기 위한 어댑터를 겸한 제 2부재(4b)와, 타단에 연결되어서 앤드 커버로서 기능하는 제 3부재(4c)로 이루어져 있다.

상기 제 1부재(4a)의 상방 어느 일방의 면에는, 공급포트(P)와 2개의 배출포트(E1), (E2)가 설치되고, 타방의 면에는 2개의 출력포트(A), (B)가 설치되고, 제 1부재(4a)의 내부에는, 이들 각 포트가 축선방향으로 병렬되어 개구하는 밸브구멍 (5)이 설치되고, 이 밸브구멍(5) 내에, 유로절환용 밸브부재인 스풀(6)이 미끄러질수 있게 수용되어 있다.

상기 스풀(6)의 외주에는, 상기 각 포트 간을 연결하는 유로끼리를 상호적으로 구획하기 위한 복수의 시일부재(7)가 설치됨과 아울러, 스풀(6)의 양단부 외주에, 그 스풀(6)의 단부가 면하는 호흡실(9)과 일부의 유로의 사이를 차단하는 단부시일부재(8)가 각각 설치되어 있다.

한편, 상기 제 2부재(4b) 및 제 3부재(4c)에는, 스풀(6)의 양단이 면하는 위치에 피스톤실(11a), (11b)이 각각 형성되고, 각 피스톤실(11a), (11b) 내에는 피스톤(12a), (12b)이 각각 슬라이드 가능하게 수용되고, 이들 각 피스톤은 스풀(6)의 양단면에 접촉하고 있다.

또한, 상기 각 피스톤(12a), (12b)의 배면측, 즉 스풀(6)에 접촉하고 있는 면과는 반대측의 수압면측에는, 파일럿압력실(13a), (13b)이 각각 형성되고, 각 피스톤(12a), (12b)과 스풀(6)의 끝면과의 사이에는, 외부로 개방하는 상기 호흡실(9), (9)이 각각 형성되어 있고, 이들 압력실(13a), (13b)과 호흡실(9), (9)과의 사이는, 피스톤(12a), (12b)의 외주에 설치된 피스톤 패킹(15), (15)으로 기밀하게 차단되어 있다.

제 1피스톤(12a)측에 있는 제 1압력실(13a)은, 파일럿유로(16a) 및 (16b)에 의해, 제 1파일럿밸브(2a) 및 제 1수동조작기구(17a)를 통해서 공급포트(P)로 연이어 통하고, 제 2피스톤(12b)측에 있는 제 2압력실(13b)은, 파일럿유로(16a), (16c)에 의해서, 제 2파일럿밸브(2b) 및 제 2수동조작기구(17b)를 통해서 공급포트(P)로 연이어 통하고 있다.

게다가, 제 1파일럿밸브(2a)가 오프로 됨과 아울러 제 2파일럿밸브(2b)가 온으로 되어 있는 상태에서는, 제 1압력실(13a)의 파일럿유체가 배출되어서 제 2압력실(13b)로 파일럿유체가 공급되기 때문에, 제 2피스톤(12b)에 의해 스풀(6)이 눌려지고, 도시한 바와 같이 좌측에 이동한 제 1절환위치를 차지한다. 이 상태에서 상기 제 1파일럿밸브(2a)가 온으로 되어서 제 2파일럿밸브(2b)가 오프로 되면, 제 2압력실(13b)의 파일럿유체가 배출되어서 제 1압력실(13a)로 파일럿유체가 공급되기 때문에, 제 1피스톤(12a)에 의해서 스풀(6)이 눌려지고, 우측으로 이동한 제 2절환위치를 차지한다.

또한 상기 수동조작기구(17a), (17b)는, 조작자(18)를 누르는 것에 의해서 파일럿유로(16a)와 (16b)끼리는 (16a)와 (16c)끼리를 직접 접속시켜서, 각 압력실 (13a), (13b)을 공급포트(P)로 연이어 통하게 하는 것으로, 그 조작상태는 파일럿밸브(2a), (2b)가 온으로 된 경우와 마찬가지이다.

또한, 상기 파일럿밸브(2a), (2b)는, 솔레노이드로의 통전에 의해서 파일럿유로를 개폐하는 전자조작식의 파일럿밸브로, 그 구성 및 작용은 공지의 것과 마찬가지이기 때문에, 그 구체적인 설명는 생략한다.

상기 절환밸브에는, 스풀(6)의 동작위치를 검출하기 위한 위치검출기구(20)가, 케이싱(4)의 2개의 파일럿밸브(2a), (2b)를 설치한 측과는 반대측의 단부에 설치되어 있다. 이 위치검출기구(20)는, 케이싱(4)의 제 3부재(4c)에 설치된 교번자계발생용 검출코일(21) 및 신호처리회로(22)와, 제 2피스톤(2b)에 형성된 검출헤드 (23)로 구성되어 있다.

상기 검출코일(21)은, 제 3부재(4c)의 외측면에 형성된 수용부(25) 내로 제 2피스톤(12b)과 동 축상에 위치하도록 설치되고, 피스톤실(11b) 내로 향해서 고주파의 교번자계를 발생시키는 것이다.

한편, 상기 검출헤드(23)는, 제 2피스톤(12b)의 수압면의 중앙부에 설치된 금속부재에 의해 형성되어 있고, 상기 교번자계 내에 있어서 상기 검출코일(21)에 근접 또는 이간하는 것에 의해, 그 검출코일(21)의 임피던스를 변화시키는 것이다. 상기 제 2피스톤(12b)이 금속으로 형성되어 있는 경우는, 이 제 2피스톤(12b) 자체가 검출헤드로서 기능하기 때문에, 이와 같은 금속부재를 별도로 설치할 필요는 없다.

더구나, 상기 신호처리회로(22)는, 상기 검출코일(21)에 교번전압을 인가함과 아울러, 그 검출코일(21)의 임피던스의 변화로부터 피스톤(12b)(스풀(6))이 동작위치를 검출하고, 그 검출신호를 도시하지 않은 컨트롤러로 향하여 출력하는 것이므로, 그 때문에 필요한 발진회로나 검출회로 혹은 출력회로 등을 내장하는 것이다. 이 신호처리회로(22)는, 절환밸브와는 별도의 장소에 설치하여도 좋지만, 도시한 바와 같이, 상기 검출코일(21)과 함께 절환밸브의 케이싱(4) 상의 적당한 위치에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 위치검출기구(20)에 있어서, 제 2피스톤(12b)이 도시의 위치에서 우측의 제 2절환위치로 이동하는 것에 의해서 검출헤드(23)가 검출코일(21)에 가까워지면, 그 검출코일(21)의 임피던스가 검출헤드(23)와의 거리에 따라서 점점 증대하고, 역으로, 제 2피스톤(12b)이 제 1절환위치로 복귀하는 것에 의해서 검출헤드 (23)가 검출코일(21)에서 멀어지면, 그 검출코일(21)의 임피던스는 점점 감소한다. 따라서 이 검출코일(21)에 있어서의 임피던스의 변화로부터, 신호처리회로(22)에 있어서 상기 제 2피스톤(21b)의 동작위치 즉 스풀(6)의 동자위치를 전체 스트로크에 대해서 검출하는 것이 가능하다. 게다가, 상기 신호처리회로(22)에, 스풀(6)의 정상의 동작위치와 동작시간과의 관계나, 특정위치까지 이동하는 것이 필요한 동작시간의 허용범위 등을 미리 입력하여 두고, 검출결과를 그들과 비교하는 것에 의해, 스풀의 동작이 정상인지 비정상인지를 판별하는 것이 가능하게 되고, 고장이나 사고가 발생하기 전에 적절한 대책을 실시하는 것이 가능하다.

또한, 상기 검출코일(21)과 신호처리회로(22)를 케이싱(4)의 제 3부재(4c)에 설치하므로써, 고장시의 수리나 교환 등이 용이하고, 제 3부재(4c)마다 교환하는 것도 가능하는 등, 유지성이 향상한다.

또한, 검출된 스풀(6)의 동작위치나 동작시간 등은, 디스플레이장치에 수치나 그래프 등으로 표시하는 것이 가능하다.

도 3은 본 발명에 관한 절환밸브의 제 2실시예의 요부를 나타내는 것으로, 이 절환밸브는, 위치검출기구(20)가, 저주파의 교번자계를 발생시키는 검출코일 (21a)과, 이 검출코일(21a)의 임피던스를 변화시키기 위한 자성소재로 이루어지는 검출헤드(23a)와, 상기 검출코일(21a)로 저주파의 교번전압을 인가함과 아울러 그 검출코일(21a)의 임피던스의 변화로부터 스풀(6)의 동작위치를 검출하는 신호처리회로(22a)를 구비하고 있다.

상기 검출코일(21a)은, 비자성소재로 형성된 케이싱(4)의 제 3부재(4c)에, 그 검출코일(21a)의 중에 피스톤실(11b)에 연이은 중공부(26)가 형성되도록 설치되어 있고, 일방의 검출헤드(23a)는, 피스톤(12b)보다 소경의 봉형상소재로 이루어져 있어서, 이것이 피스톤(12b)의 수압면의 중앙부에 축선방향으로 돌출하도록 설치되고, 그 피스톤(12b)의 변이에 따라서 상기 중공부(26) 내로 출입되는 것에 의해, 검출코일(21a)의 임피던스를 증감시키도록 구성되어 있다.

또한, 상술한 것 이외의 구성이나 그 작용효과 및 바람직한 변형예 등에 대해서는, 실질적으로 제 1실시예와 마찬가지이기 때문에, 그들 설명은 생략한다.

상기 각 실시예에서는, 2개의 파일럿밸브를 구비한 더블파일럿식 절환밸브에 본 발명을 적용한 경우에 대해서 설명되어 있지만, 절환밸브는 1개의 파일럿밸브를 구비한 싱글파일럿식 절환밸브로 하여도 좋다.

또한, 상기 각 실시예에서는 밸브부재로서 스풀이 표시되어 있지만, 밸브부재는 이와 같은 스풀에 한정되는 것은 아니고, 예컨대 포핏타입의 밸브부재로 하여도 상관없다.

혹은, 전자적 또는 기계적인 구동수단에 의해서 스풀 등의 밸브부재의 직접 구동하는 직동형의 절환밸브로 하여도 좋고, 이 경우에는, 밸브부재의 단부에 별도 형성한 검출헤드를 설치하거나, 또는 밸브부재의 단부에서 직접 검출헤드를 형성하도록 한다.

이상에서 상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면, 교번자계를 발생시킨 검출코일에 검출헤드를 접근 또는 이간시키면 그 검출코일의 임피던스가 변화한다라는 특성을 이용하여, 종래와 같이 마그네트와 자기센서를 이용하지 않고, 밸브부재의 전체 스트로크 중의 동작위치를 검출하는 것이 가능하다. 이것에 의해, 밸브부재의 동작위치와 동작위치 간의 관계에서, 밸브부재가 정상적으로 동작하는지 아닌지를 판별하는 것이 가능하게 되고, 고장이나 사고가 발생하기 전에 적절한 대책을 실시하는 것이 가능하다.

Claims (5)

1. 복수의 포트와;

   상기 각 포트가 개구하는 밸브구멍과;

   상기 포트 및 밸브구멍을 갖는 케이싱과;

   상기 밸브구멍 내에 미끄러질수 있게 수용된 유체유로절환용 밸브부재와;

   상기 밸브부재를 구동하기 위한 수단과;

   상기 케이싱의 비자성소재로 형성된 부분에 설치되어서 교번자계를 발생시키는 검출코일과;

   상기 케이싱 내에 밸브부재와 동기하여 변이하도록 설치되고, 상기 검출코일에 접근 또는 이간하는 것에 의해서 상기 검출코일의 임피던스를 변화시키는 검출헤드와;

   상기 검출코일에 교번전압을 인가함과 아울러, 상기 검출코일의 임피던스의 변화로부터 밸브부재의 동작위치를 검출하는 신호처리회로를 보유하는 것을 특징으로 하는 위치검출기능을 가진 절환밸브.
2. 제 1항에 있어서, 상기 절환밸브가, 상기 밸브부재의 적어도 일단측에, 파일럿유체압의 작용에 의해 작동하여 상기 밸브부재를 절환하는 피스톤을 보유하고, 일방의 피스톤에 상기 검출헤드가 설치되고, 상기 피스톤에 대향하는 케이싱부분에 상기 검출코일이 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 위치검출기능을 가진 절환밸브.
3. 제 2항에 있어서, 상기 검출코일이 고주파의 교번자계를 발생시키는 고주파코일로서, 상기 케이싱의 끝면에 형성된 오목부 내에 상기 피스톤과 동축상에 설치되고, 또한 상기 검출헤드가, 상기 피스톤의 수압면의 중앙부분에 설치된 금속부재인 것을 특징으로 하는 위치검출기능을 가진 절환밸브.
4. 제 2항에 있어서, 상기 검출코일이 저주파의 교번자계를 발생시키는 저주파코일로서, 상기 케이싱의 단부에 피스톤과 동축상에 설치되고, 또한 상기 검출헤드가 자성소재에 의해 봉형상으로 형성되어서, 상기 피스톤의 수압면의 중앙에 상기 피스톤에서 동축상으로 연장하도록 설치되고, 상기 피스톤의 동작에 의해 이 검출헤드가, 상기 검출코일의 중공부 내에 출입되는 구성인 것을 특징으로 하는 위치검출기능을 가진 절환밸브.
5. 제 2항에 있어서, 상기 절환밸브가, 2개의 피스톤과 2개의 파일럿밸브를 보유하는 더블파일럿식의 절환밸브로서, 케이싱의 제 1피스톤측의 단부에 2개의 파일럿밸브가 집중적으로 설치되고, 케이싱의 제 2피스톤측에 상기 검출코일이 설치됨과 아울러, 제 2피스톤에 상기 검출헤드가 설치되어 있는 것을 특징으로 하는 위치검출기능을 가진 절환밸브.