KR20160076947A - 작동 제한점 세팅 장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 부하 측정부와 유무선 통신망을 이용하여 세팅 작업을 자동화시킬 수 있으며, 다수 밸브 액추에이터의 상사점과 하사점 설정을 동시에 진행할 수 있는 세팅 장치에 관한 것이다.
제어부는 세팅 명령이 입력되면 구동부를 동작시켜 밸브를 개방 또는 폐쇄 방향으로 구동하고, 밸브의 구동에 따른 부하 측정부의 부하 측정값을 입수하며, 부하 측정값을 임계치와 비교하고, 부하 측정값이 임계치에 도달하였을 때 위치 측정부의 위치 측정값에 대응되는 위치를 상사점 또는 하사점의 위치로 인식하며, 인식된 상사점 또는 하사점의 위치를 기억하고, 기억된 상사점 또는 하사점 위치에서 밸브의 구동을 제한한다.

Description

작동 제한점 세팅 장치{SETTING DEVICE}

본 발명의 세팅 장치는 밸브 액추에이터(Valve Actuator)의 작동 제한점을 설정하는 장치에 관한 것이다.

밸브 액추에이터는 사람의 힘이 아닌 전기 또는 유체 등의 힘을 이용하여, 밸브를 자동으로 개폐하는 장치이다.

종래의 밸브 액추에이터는 모터 축 또는 중간 축에 작용하는 부하를 측정하는 토크 센서부가 장착되지 않아서, 밸브 액추에이터에 작용하는 부하를 피드백받아 능동적으로 밸브 액추에이터의 구동을 제어하기 힘든 문제점이 있었다.

토크 센서부가 장착되지 않은 경우, 밸브 액추에이터의 동작을 자동화하거나 원격 통신에 의하여 스마트 제어되는 밸브 액추에이터를 제공할 수 없다.

종래의 밸브 액추에이터는 밸브 또는 밸브 액추에이터의 작동 제한점인 상사점과 하사점을 설정할 시에 작업자가 직접 각각의 밸브 액추에이터에 대하여 상사점과 하사점을 세팅한다. 이 경우, 초기 세팅 시간이 길어지게 된다.

따라서, 이를 자동화하거나 다수의 액추에이터를 동시에 설정할 수 있는 기술이 필요하다.

미국등록특허 제4542649호에는 유압 액추에이터의 진단에 대한 기술이 개시되고 있다.

미국등록특허 제4542649호

본 발명은 부하 측정부와 유무선 통신망을 이용하여 설정 과정을 자동화할 수 있고 다수의 밸브 액추에이터의 상사점과 하사점 설정을 한꺼번에 동시 진행할 수 있는 세팅 장치에 관한 것이다.

본 발명은 종동 축에서 밸브 액추에이터의 내부로 유입되는 외부 부하를 측정할 수 있고, 밸브 액추에이터에 과부하가 작용되는지 여부를 모니터링할 수 있으며, 밸브가 상사점 또는 하사점에 도달하였는지 여부를 모터 축 또는 중간 축에 작용되는 가해지는 토크를 측정함으로써 판단할 수 있다.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제들은 이상에서 언급한 기술적 과제들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

본 발명의 세팅 장치는 밸브 액추에이터 및 네트워크 유니트를 포함한다.

일 실시예로서, 본 발명의 밸브 액추에이터는, 구동력을 생성하는 구동부, 상기 구동부의 구동력을 밸브에 전달하는 기어부, 상기 구동부 또는 상기 기어부에 작용하는 부하를 측정하는 부하 측정부, 상기 밸브의 개폐 위치를 측정하는 위치 측정부, 상기 부하 측정부 및 상기 위치 측정부와 연결되며 상기 부하 측정부 및 상기 위치 측정부의 측정값에 따라 상기 밸브의 동작을 제어하는 제어부, 상기 제어부를 외부와 통신 연결하는 통신부를 포함한다.

상기 밸브 액추에이터가 제1 밸브 액추에이터 및 제2 밸브 액추에이터를 포함하여 복수로 배열되고 상기 제1 밸브 액추에이터에 제1 통신부가 마련되며 상기 제2 밸브 액추에이터에 제2 통신부가 마련되고 상기 제1 밸브 액추에이터 및 상기 제2 밸브 액추에이터를 중앙 제어하는 마스터 스테이션부가 마련되며 사용자 인터페이스가 되는 단말부가 마련될 때, 일 실시예로서, 본 발명의 네트워크 유니트는, 상기 단말부 또는 상기 마스터 스테이션부를 상기 제1 통신부 및 상기 제2 통신부와 통신망으로 연결한다.

일 실시예로서, 상기 밸브가 완전히 개방된 위치 및 완전히 폐쇄된 위치를 상사점 및 하사점으로 각각 정의할 때, 상기 복수의 밸브 액추에이터 중 상기 상사점 및 상기 하사점 세팅이 필요한 특정의 밸브 액추에이터를 선택하기 위하여 상기 특정의 밸브 액추에이터에 마련된 상기 통신부가 상기 단말부 또는 상기 마스터 스테이션부에 선택적으로 연결된다.

일 실시예로서, 상기 단말부 또는 상기 마스터 스테이션부는 상기 선택적으로 연결된 상기 통신부를 통하여 상기 상사점 및 상기 하사점 세팅 명령을 상기 제어부에 입력한다.

일 실시예로서, 상기 제어부는 상기 세팅 명령이 입력되면 상기 구동부를 동작시켜 상기 밸브를 개방 또는 폐쇄 방향으로 구동하고, 상기 밸브의 구동에 따른 상기 부하 측정부의 부하 측정값을 입수하며, 상기 부하 측정값을 임계치와 비교하고, 상기 부하 측정값이 상기 임계치에 도달하였을 때 상기 위치 측정부의 위치 측정값에 대응되는 위치를 상기 상사점 또는 상기 하사점의 위치로 인식하며, 상기 인식된 상기 상사점 또는 상기 하사점의 위치를 기억하고, 상기 기억된 상사점 또는 상기 하사점 위치에서 상기 밸브의 구동을 제한한다.

종동 축에서 밸브 액추에이터의 내부로 유입되는 외부 부하를 측정할 수 있고, 밸브 액추에이터에 과부하가 작용되는지 여부를 모니터링할 수 있으며, 밸브가 상사점 또는 하사점에 도달하였는지 여부를 모터 축 또는 중간 축에 가해지는 토크를 측정함으로써 판단할 수 있다.

본 발명의 세팅 장치는 전동 밸브 액추에이터가 초기 설치되거나 밸브의 상사점 및 하사점의 위치에 대한 재설정이 필요한 경우에, 네트워크 유니트와 밸브 액추에이터에 구비된 부하 측정부 또는 위치 측정부를 이용하여 다수의 밸브 액추에이터의 상사점 또는 하사점 위치의 설정을 동시에 달성할 수 있다.

종래에는 인력이 직접 현장에서 수 작업으로 수차례 반복 실행하던 것을 본 발명에서는 모든 세팅 과정을 자동화함으로써, 밸브 액추에이터 설치 시간을 단축할 수 있다.

또한 고온이나 고압 전기가 발생하는 지역 등 사람이 접근하기 어려운 지역에 설치되는 밸브 액추에이터의 상사점 및 하사점 설정을 네트워크 유니트를 이용함으로써, 원격으로 세팅이 가능하고 작업자의 안전을 확보할 수 있다.

본 발명의 세팅 장치는 밸브 액추에이터의 내장된 통신부와 외부의 통신 수단을 연결하는 네트워크 유니트를 사용함으로써, 광범위한 지역에 분포한 밸브 액추에이터에 대해 상사점과 하사점을 동시에 설정할 수 있다.

도 1은 본 발명의 세팅 장치를 나타내는 개략도이다.
도 2는 본 발명의 네트워크 유니트를 나타내는 개략도이다.
도 3은 본 발명에서 밸브 액추에이터의 통신 연결을 나타내는 개략도이다.
도 4는 본 발명의 부하 측정부와 위치 측정부의 측정 결과를 상사점과 하사점에 적용시키는 것을 나타내는 그래프이다.
도 5는 본 발명에서 밸브 액추에이터의 개폐 상태를 나타내는 개략도이다.
도 6은 본 발명의 토크 센서부를 포함하는 밸브 액추에이터의 단면도이다.
도 7은 본 발명의 토크 센서부의 일 실시예를 도시한 단면도이다.
도 8은 본 발명의 토크 센서부의 다른 실시예를 도시한 단면도이다.
도 9는 본 발명의 토크 센서부의 동작을 모식적으로 도시한 개략 사시도이다.
도 10은 본 발명의 안전율을 설명하는 개념도이다.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 실시예를 상세히 설명한다. 이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.

도 1은 본 발명의 세팅 장치를 나타내는 개략도이다. 도 2는 본 발명의 네트워크 유니트(200)를 나타내는 개략도이다. 도 3은 본 발명에서 밸브 액추에이터(100)의 통신 연결을 나타내는 개략도이다. 도 4는 본 발명의 부하 측정부(130)와 위치 측정부(140)의 측정 결과를 상사점과 하사점에 적용시키는 것을 나타내는 그래프이다. 도 5는 본 발명에서 밸브 액추에이터(100)의 개폐 상태를 나타내는 개략도이다.

이하 도 1 내지 도 5를 함께 참조하여 본 발명의 세팅 장치의 구성 및 작용을 상세히 설명한다.

본 발명의 세팅 장치는 밸브 액추에이터(100)가 초기 설치되거나 밸브(10)의 상사점 및 하사점의 위치에 대한 재설정이 필요한 경우에, 밸브 액추에이터(100)에 구비된 부하 측정부(130) 또는 위치 측정부(140)를 이용하여 밸브 액추에이터(100)의 상사점 및 하사점의 설정을 자동으로 설정할 수 있다.

본 발명에서 '세팅', '세팅 명령'이라 함은, 상기와 같이 밸브 액추에이터(100)가 초기 설치되거나 밸브(10)의 상사점 및 하사점의 위치에 대한 재설정이 필요한 경우에, 밸브 액추에이터(100)에 구비된 부하 측정부(130) 또는 위치 측정부(140)를 이용하여 밸브 액추에이터(100)의 상사점 및 하사점의 설정을 자동으로 설정하는 일련의 과정을 의미한다.

또한, 네트워크 유니트(200)를 통하여 복수의 밸브 액추에이터(100)의 세팅을 동시에 수행할 수 있다. 한편, 고온 및 고압 전기가 발생하는 지역 등 사람이 접근하기 어려운 지역에 대하여도 밸브 액추에이터(100)의 설정시 네트워크 망을 이용하여 세팅함으로써, 작업자의 안전을 확보할 수 있다.

본 발명의 세팅 장치는 밸브 액추에이터(100) 및 네트워크 유니트(200)를 포함한다.

일 실시예로서, 본 발명의 밸브 액추에이터(100)는, 구동력을 생성하는 구동부(110), 상기 구동부(110)의 구동력을 밸브(10)에 전달하는 기어부(120), 상기 구동부(110) 또는 상기 기어부(120)에 작용하는 부하를 측정하는 부하 측정부(130), 상기 밸브(10)의 개폐 위치를 측정하는 위치 측정부(140), 상기 부하 측정부(130) 및 상기 위치 측정부(140)와 연결되며 상기 부하 측정부(130) 및 상기 위치 측정부(140)에 측정값에 따라 상기 밸브(10)의 동작을 제어하는 제어부(150), 상기 제어부(150)를 외부와 통신 연결하는 통신부(160)를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 밸브 액추에이터(100)가 제1 밸브 액추에이터(100) 및 제2 밸브 액추에이터(100)를 포함하여 복수로 배열되고 상기 제1 밸브 액추에이터(100)에 제1 통신부(160)가 마련되며 상기 제2 밸브 액추에이터(100)에 제2 통신부(160)가 마련되고 상기 제1 밸브 액추에이터(100) 및 상기 제2 밸브 액추에이터(100)를 중앙 제어하는 마스터 스테이션부(210)가 마련되며 사용자 인터페이스가 되는 단말부(230)가 마련된다. 이때 본 발명의 네트워크 유니트(200)는, 상기 단말부(230) 또는 상기 마스터 스테이션부(210)를 상기 제1 통신부(160) 및 상기 제2 통신부(160)와 통신망으로 연결한다.

일 실시예로서, 상기 밸브(10)가 완전히 개방된 위치 및 완전히 폐쇄된 위치를 상사점 및 하사점으로 각각 정의할 때, 상기 복수의 밸브 액추에이터(100) 중 상기 상사점 및 상기 하사점 세팅이 필요한 특정의 밸브 액추에이터(100)를 선택하기 위하여 상기 특정의 밸브 액추에이터(100)에 마련된 상기 통신부(160)가 상기 단말부(230) 또는 상기 마스터 스테이션부(210)에 선택적으로 연결된다.

일 실시예로서, 상기 단말부(230) 또는 상기 마스터 스테이션부(210)는 상기 선택적으로 연결된 상기 통신부(160)를 통하여 상기 상사점 및 상기 하사점 세팅 명령을 상기 제어부(150)에 입력한다.

일 실시예로서, 상기 제어부(150)는 상기 세팅 명령이 입력되면 상기 구동부(110)를 동작시켜 상기 밸브(10)를 개방 또는 폐쇄 방향으로 구동하고, 상기 밸브(10)의 구동에 따른 상기 부하 측정부(130)의 부하 측정값을 입수하며, 상기 부하 측정값을 임계치와 비교하고, 상기 부하 측정값이 상기 임계치에 도달하였을 때 상기 위치 측정부(140)의 위치 측정값에 대응되는 위치를 상기 상사점 또는 상기 하사점의 위치로 인식하며, 상기 인식된 상기 상사점 또는 상기 하사점의 위치를 기억하고, 상기 기억된 상사점 또는 상기 하사점 위치에서 상기 밸브(10)의 구동을 제한한다.

본 발명의 구성을 더욱 구체적으로 설명한다.

부하 측정부(130)는 밸브 액추에이터(100)의 구동부(110), 기어부(120), 밸브(10) 중 적어도 하나에 가해지는 부하를 측정할 수 있다. 구동부(110)는 밸브 액추에이터(100)를 구동하는 동력원으로 모터가 될 수 있다. 기어부(120)는 밸브(10)가 개폐 작동하도록 구동부(110)의 구동력을 밸브(10)에 전달할 수 있다. 밸브(10)는 직선 이동 또는 회전 이동되면서 유체가 통과하는 유로(3)를 차단 또는 개방할 수 있다.

부하 측정부(130)의 예를 들면 피에조 센서, 스트레인 게이지 센서 등이 있다. 피에조 센서나 스트레인 게이지 센서를 이용하여 부하를 측정함으로써, 밸브 액추에이터(100) 내부에서 발생하는 부하를 정확한 수치로 구할 수 있다. 본 발명의 세팅 장치는 밸브(10) 작동시에 부하에 대한 이력 그래프가 필요하기 때문에 수치적으로 부하가 실시간으로 측정되는 센서를 사용할 경우 효과를 높일 수 있다.

구동부(110)가 모터일 수 있고, 기어부(120)는 모터 및 밸브(10)에 각각 연결되는 워엄(worm) 및 워엄 기어(worm gear)일 수 있다. 워엄은 모터축과 연결된 워엄 축의 외주에 형성될 수 있고, 워엄이 형성된 모터축 또는 워엄 축과 워엄 기어가 치합되면서 모터의 구동력이 감속되어 밸브(10) 쪽으로 전달된다. 기어부(120)의 구조에 따라 모터축의 회전력은 밸브(10)의 직선 이동 또는 밸브(10)의 회전 이동으로 변환된다.

유체의 압력이 증가하거나 유로에 이물질이 생겨 밸브(10)가 부하를 받게 되면 밸브(10) 쪽에서 가해지는 부하가 워엄이나 워엄 기어에 전달되고, 모터축으로도 전달된다. 이때, 워엄이 장착된 워엄 축에 축방향으로 작용하는 스러스트력(thrust force)이나, 워엄 기어가 장착된 워엄 기어의 회전축에 축방향으로 작용하는 스러스트력(thrust force)이나, 모터축에 축방향으로 작용하는 스러스트력(thrust force)이 증가되면 이에 비례하여 밸브(10) 부하가 증가된 것으로 볼 수 있다.

부하 측정부(130)는 상기 스러스트력을 측정할 수 있도록 모터축, 워엄의 회천축, 워엄 기어의 회전축 중 적어도 하나에 장착될 수 있으며, 밸브 쪽에 작용하는 외부 부하에 대응되는 값으로서 상기 스러스트력을 측정하여 상기 밸브(10)로부터 작용하는 외부 부하를 측정한다.

위치 측정부(140)는 밸브(10)의 개폐 구간에서 밸브(10)의 실제 위치를 측정할 수 있다. 즉, 밸브(10)가 승강되면서 개폐되는 경우에 위치 측정부(140)는 밸브(10)의 이동 거리를 감치할 수 있고, 밸브(10)가 회전되면서 개폐되는 경우에 위치 측정부(140)는 밸브(10)의 회전 각도를 감지할 수 있다.

위치 측정부(140)는 회전 각도를 측정하는 엔코더(Encoder)일 수 있다. 밸브 액추에이터(100)는 모터의 회전 운동으로 밸브(10)를 구동한다. 그러므로 구동부(110)나 기어부(120) 측에 엔코더를 구비하고, 엔코더로 회전량을 측정하면 밸브(10)의 이동 거리나 회전 각도를 측정할 수 있다.

제어부(150)는 밸브 액추에이터(100)의 동작을 제어할 수 있다. 제어부(150)는 모터와 전기적으로 연결되고, 밸브(10) 작동에 필요한 전원 또는 제어 신호를 입출력한다.

제어부(150)는 밸브 액추에이터(100)의 동작 또는 사용자 명령을 사용자로부터 직접 입력받을 수 있다. 사용자는 밸브 액추에이터(100)에 구비된 입력 패널이나 단말부(230)를 통해서 제어부(150)에 밸브 액추에이터(100)의 동작 명령을 입력할 수 있다.

제어부(150)는 부하 측정부(130)에서 측정된 부하 측정값 또는 위치 측정부(140)에서 측정된 부하 측정값을 수신받고 이를 토대로 밸브(10) 쪽에서 전해지는 외부 부하나 밸브(10)의 이동 거리 등을 인식할 수 있다.

제어부(150)는 통신부(160)를 통해서 밸브 액추에이터(100) 외부의 단말부(230)나 마스터 스테이션부(210)에 밸브 액추에이터(100)의 상태를 송신할 수 있다. 제어부(150) 또는 통신부(160)는 밸브(10)의 개폐 정보, 밸브(10)의 개방 정도를 나타내는 위치 정보, 밸브(10)의 과부하 상태를 나타내는 부하 정보 등을 외부의 장치에 송신할 수 있다.

제어부(150) 또는 통신부(160)는 밸브 액추에이터(100)의 작동 명령을 외부의 단말부(230)나 마스터 스테이션부(210)에서 하달받을 수 있다.

도 2는 본 발명의 네트워크 유니트(200)를 나타내는 개략도이다. 도 2를 참조하면, 네트워크 유니트(200)는 적어도 하나 이상의 밸브 액추에이터(100) 각각의 통신 중계점이 될 수 있는 통신부(160) 또는 기타 통신용 장치를 포함한다.

일 실시예로서, 도 2의 (a) 또는 (b)에 도시된 바와 같이, 밸브 액추에이터(100) 각각은 통신부(160)를 구비하고, 각 통신부(160)는 통신망으로 연결되며, 다수의 밸브 액추에이터(100)가 네트워크 유니트(200)에 연결될 수 있다.

네트워크 유니트(200)의 통신 연결은 유선 또는 무선 통신일 수 있다. 예를 들어, 무선 통신 방식을 이용하면, 밸브 액추에이터(100)의 설치 및 제거의 작업량을 줄일 수 있다.

네트워크 유니트(200)는 다수의 밸브 액추에이터(100)를 중앙 제어하는 마스터 스테이션부(210)를 포함할 수 있다.

도 2의 (a)를 참조하면, 마스터 스테이션부(210)를 중심으로 각각의 밸브 액추에이터(100)가 통신 연결된다. 도시된 네트워크 유니트(200)는 마스터 스테이션부(210)를 중심으로 하위의 통신부(160)를 통하여 밸브 액추에이터(100)를 통신망에 연결할 수 있다. 도시된 바에 따르면, 마스터 스테이션부(210)는 복수의 밸브 액추에이터(100)를 중앙 제어한다.

도 2의 (b)를 참조하면, 마스터 스테이션부(210)와 적어도 일부의 밸브 액추에이터(100)가 통신 연결되고, 다른 밸브 액추에이터(100)는 마스터 스테이션부(210)와 직접 통신 연결되지 않고 마스터 스테이션부(210)와 직접 연결된 또 다른 밸브 액추에이터(100)와 통신 연결되면서 네트워크 유니트(200)를 형성한다. 도시된 바에 따르면, 마스터 스테이션부(210)는 복수의 밸브 액추에이터(100)를 중앙 제어한다.

밸브 액추에이터(100)는 용도에 따라 광범위한 지역에 설치된다. 이 때문에 마스터 스테이션부(210)의 통신 가능 영역 외에 밸브 액추에이터(100)가 존재할 수 있다. 이런 경우에 통신 가능 영역 외의 밸브 액추에이터(100)는, 해당 밸브 액추에이터(100)와 마스터 스테이션부(210) 사이에 존재하는 다른 밸브 액추에이터(100)의 통신부(160)를 통신 중계점으로 하여 통신 연결이 될 수 있다.

즉, 마스터 스테이션부(210)의 통신 가능 영역 외에 밸브 액추에이터(100)가 존재할 때, 네트워크 유니트(200)에 연결하는 수단이 필요하다. 이를 위하여 상기 통신 가능 영역 외의 상기 밸브 액추에이터(100)는, 상기 통신 가능 영역 외의 상기 밸브 액추에이터(100)와 상기 마스터 스테이션부(210) 사이에 존재하는 다른 밸브 액추에이터(100)의 통신부(160)를 통신 중계점으로 하여 네트워크 유니트(200)에 통신 연결될 수 있다.

단말부(230)는 사용자 인터페이스로서 사용자 명령을 입력받고 밸브 액추에이터(100)의 동작 및 제어 상태를 사용자에게 표시한다. 단말부(230)는 네트워크 유니트(200)의 통신 연결을 통하여 밸브 액추에이터(100)의 상태 정보를 수신받고, 제어부(150)에 작동 조건을 입력할 수 있다.

도 3은 본 발명에서 밸브 액추에이터(100)의 통신 연결을 나타내는 개략도이다.

단말부(230)는 도 3의 (a)에 도시된 바와 같이 마스터 스테이션부(210)를 통하여 밸브 액추에이터(100)와 통신 연결될 수 있다.

단말부(230)는 도 3의 (b)에 도시된 바와 같이 마스터 스테이션부(210)나 기타 중간 통신 장치없이 밸브 액추에이터(100)와 직접 통신 연결될 수 있다.

도시하지는 않았지만, 단말부(230)와 마스터 스테이션부(210) 사이 또는 마스터 스테이션부(210)와 밸브 액추에이터(100) 사이에는 통신 호환성을 위해 라우터(router)가 삽입될 수 있다. 밸브 액추에이터(100)의 설치 환경에서 기존의 다른 네트워크를 사용하는 밸브 액추에이터(100)와의 통신 호환성을 위해 라우터가 설치될 수 있다.

단말부(230)는 입력 수단과 디스플레이 수단이 마련된 PDA, 스마트폰(Smart Phone), PC 등과 같은 스마트 기기일 수 있다.

이하, 도 4 등을 참조하여 본 발명의 부하 측정부(130)와 위치 측정부(140)의 측정 결과를 상사점과 하사점 세팅에 적용시키는 동작을 설명한다. 도 4의 상측에 도시된 그래프는 시간에 따른 부하(torque)의 측정값 변화를 도시한다. 부하 측정값 그래프와 비교하기 위하여 그 밑에 도시한 그래프는 시간에 따른 밸브(10)의 위치(position)를 나타낸다.

단말부(230)는 네트워크 유니트(200)에 통신 연결된다. 단말부(230) 또는 마스터 스테이션부(210)는 네트워크 유니트(200)에 통신 연결된 적어도 하나 이상의 밸브 액추에이터(100)에 대한 상사점 및 하사점 설정 실행 여부를 개별 밸브 액추에이터(100)마다 선택하는 수단이 될 수 있다.

예를 들면, 단말부(230)를 통하여, 특정의 밸브 액추에이터(100)를 선택하고, 선택된 밸브 액추에이터(100)의 제어부(150)에 상사점 및 하사점 세팅 실행 명령을 입력한다.

제어부(150)는 상사점 및 하사점 세팅 실행 명령을 입력받고, 밸브 액추에이터(100)의 밸브(10)를 개방 또는 폐쇄 방향으로 구동한다. 이때, 제어부(150)는 밸브(10)의 구동을 제한해야 할 상사점과 하사점의 위치를 모르는 상태에서 부하 측정부(130)의 부하 측정값을 읽어들여 미지의 상사점 위치 또는 하사점 위치를 자동으로 인식할 수 있다.

제어부(150)는 밸브(10)가 구동되는 동안에 부하 측정부(130) 또는 위치 측정부(140)로부터 부하와 위치에 대한 측정값을 입력받고, 부하 측정값이 사전에 설정된 임계치에 도달하게 되면 해당 위치를 상사점 또는 하사점에 대응되는 위치로 세팅할 수 있다.

여기서, 부하 측정값이 임계치에 도달한 경우의 예를 들면, 임계치를 기준으로 임계치에서 일정값을 뺀 값을 하한값으로 하고 일정값을 더한 값을 상한값으로 하며, 상기 하한값부터 상기 상한값에 이르는 값의 범위를 상기 임계치를 기준으로 소정 범위로 간주하고, 상기 부하 측정값이 상기 임계치를 기준으로 소정 범위에 속하면 상기 부하 측정값이 임계치에 도달한 것으로 간주하고, 해당 위치를 상사점 또는 하사점에 대응되는 위치로 세팅할 수 있다.

도 4에 도시된 바와 같이, 부하 측정부(130)로부터 측정되는 부하(torque) 측정값이 사전에 설정한 부하 임계치(Critical torque)에 도달하면 해당 부하 측정값이 측정되는 위치가 구동 방향에 따라 상사점(Top dead point) 또는 하사점(Bottom dead point)이 될 수 있다.

밸브(10)가 개방 방향(Open direction)으로 구동할 시에 도 5의 A의 위치에 도달하게 되면 밸브(10)는 상사점에 도달하여 기구적 간섭에 의해서 급격한 부하를 받게 된다. 이때에 부하가 증가하면서 부하 측정값이 임계치에 도달하면, 도 4에 도시된 것처럼 임계치의 부하 측정값에서 해당 위치 측정값을 상사점(Top dead point)로 설정하게 된다.

같은 방식으로 밸브(10)가 폐쇄 방향(close direction)으로 구동할 시에 도 5의 B의 위치에서 하사점에 도달하여 기구적 간섭에 의해서 부하가 증가하고, 부하 측정값과 임계치를 비교해서 해당 위치 측정값을 하사점(Bottom dead point)으로 설정하게 된다.

위와 같은 상사점과 하사점을 설정하는 동작은 앞에서 설명한 단말부(230), 네트워크 유니트(200) 등을 통해 다수의 밸브 액추에이터(100)에 동시에 명령되며, 그에 따라 원격 또는 무선으로 실행될 수 있다.

마스터 스테이션부(210)에서도 상사점과 하사점 세팅 실행 명령을 밸브 액추에이터(100)에 하달할 수 있다.

일 실시예로서, 단말부(230) 또는 마스터 스테이션부(210)는, 특정 시점에서 세팅을 하였으면 이를 기준으로 일정 시간이 경과된 시점을 재세팅 시점으로 판단한다. 이에 따르면, 초기 세팅은 물론 반복 사용에 따른 재세팅 작업도 자동화될 수 있다.

즉, 본 발명의 세팅 장치는 상사점 또는 하사점의 세팅 결과와 세팅 작동 시점을 기억하고 상기 기억된 예전의 세팅 작동 시점을 기준으로 다음의 세팅 작동 시점인 재세팅 작동 시점을 산출하며, 재세팅 작동 시점이 되면 자동으로 해당 밸브 액추에이터(100)의 재세팅을 수행할 수 있다.

일 실시예로서, 본 발명의 부하 측정부는 실시간으로 토크를 입수하는 토크 센서부를 포함한다.

도 5를 참조하면, 밸브 액추에이터는 모터(1120)에 의하여 구동력을 제공받고 종동 축(5)을 승강시켜 유체 파이프(3) 내부에서 밸브(10)가 승강되게 할 수 있다. 도시된 예시에 한정되지 않고 종동 축(5)이 회전됨으로써 버터 플라이 형태의 밸브(10)가 회동되는 실시예도 가능하다.

도 6에 도시된 밸브 축(180)은 도 5의 종동 축(5)에 연결되어 밸브 액추에이터에서 제공된 작동력을 종동 축(5)에 전달한다. 도 6에 도시된 밸브 축(180)은 웜 기어(1140)에 연결되어 회전하며, 밸브 축(180)의 회전에 따라 종동 축(5)은 회전 또는 승강될 수 있다.

도 6의 모터(1120)는 하우징(1110) 내부에 설치되며, 하우징(1110)에 고정되는 스테이터(128)와 모터 축(122)에 고정되는 로터(127)를 포함한다. 스테이터(128) 및 로터(127) 사이에 작용하는 전자기력에 의하여 모터 축(122)은 구동력을 발생한다.

모터 축(122)은 모터 축 베어링(121)에 의하여 회전 가능하게 하우징(1110)에 고정된다. 중간 축(1150)은 중간 축 베어링(155)에 의하여 회전 가능하게 하우징(1110)에 고정된다. 중간 축(1150)에는 웜(1130)이 마련되고, 웜(1130)은 밸브 축(180)에 마련된 웜 기어(1140)에 결합된다. 중간 축(1150)은 높은 감속비로 감속되며 밸브 축(180)에 모터(1120)의 구동 회전력을 전달한다. 모터(1120)가 정지된 경우 핸들(170)의 수동 회전에 의하여 밸브 축(180)이 회전되게 할 수 있다.

한편, 토크 센서부(300)가 장착되는 중간 축(1150)과 모터(1120)가 설치되는 모터 축(122)을 기구적으로 절연시키는 차단 수단이 마련될 수 있다. 차단 수단은 중간 축(1150)과 모터 축(122)을 축 방향으로는 분리시키고 원주 방향으로는 연결한다. 따라서, 모터(1120)에서 발생한 회전력은 원주 방향을 따라 중간 축(1150)에 손실없이 전달되지만, 중간 축(1150)에 작용하는 스러스트 하중은 축방향을 따라 모터 축(122)으로 전달되지 않는다. 이러한 기능은 차단 수단에 의하여 구현된다.

차단 수단은 중간 축(1150)에 작용하는 부하로 인하여 중간 축(1150)이 스러스트 하중(thrust force)을 받을 때 중간 축(1150)에 가해지는 스러스트 하중이 모터 축(122)에 작용하지 않게 절연시킨다.

한편, 외부 부하에 의한 스러스트 하중이 중간 축(1150)에 가해지고, 스러스트 하중에 의하여 중간 축(1150)이 중간 축 베어링(155) 유격 범위 내에서 미시적으로 거동되며, 미시적 거동과 동일한 양만큼 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)가 탄성 변형된다. 토크 센서부(300)에서 측정되는 '토크'는 밸브 축(180)의 부하 토크를 말한다. 밸브 축(180)의 부하 토크는 웜 기어(1140) 및 웜(1130)에 의하여 중간 축(1150)의 스러스트 하중에 대응되는 성분이다.

토크 센서부(300)는 밸브 축(180)의 부하 토크 또는 중간 축(1150)의 스러스트 하중을 정확하게 측정할 수 있어야 한다. 정확한 측정이 되려면, 스러스트 하중이 손실되지 않고 100% 만큼 중간 축(1150)에 전달되어야 하며, 스러스트 하중에 정확하게 대응되도록 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)가 탄성 변형되어야 한다.

중간 축(1150)에 가해지는 스러스트 하중이 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)로 모두 전달되게 하는 한편 모터(1120)에서 발생한 회전력이 손실없이 중간 축(1150)으로 전달되게 하려면, 중간 축(1150)과 모터 축(122)은 축 방향으로는 절연되고 원주 방향으로는 연결되는 것이 바람직하다. 이를 위하여 차단 수단이 마련될 수 있다.

일 실시예로서, 차단 수단은 모터 축(122) 또는 중간 축(1150)에 형성되는 장공(125)과, 장공(125) 사이에 끼워지는 고정 키(1160)를 포함한다.

일 실시예로서, 모터 축(122)의 단부(123)에 모터 축 구멍(124)이 형성되고, 모터 축 구멍(124)에 중간 축(1150)의 단부(153)가 삽입된다. 중간 축(1150)의 단부(153)에 슬리브(sleeve) 결합된 모터 축 구멍(124)에는 축 방향으로 따라 연장되는 장공(125)이 형성되며, 장공(125) 및 중간 축(1150)의 단부(153)는 고정 키(1160)에 의하여 결합된다. 중간 축(1150)은 장공(125)을 따라 축 방향으로는 이동 가능하며, 원주 방향으로는 모터 축(122)에 구속된다.

유체 파이프(3) 내부를 흐르는 유체의 속도가 증가하거나 유체 파이프(3)가 막히면 밸브(10) 및 종동 축(5)에 가해지는 부하가 커지고 밸브 액추에이터에 과부하가 가해지면 밸브 액추에이터의 내부 부품이 파손될 수 있다. 또한, 모터(1120) 제어의 정확도를 향상시키기 위하여 밸브(10) 또는 종동 축(5)에 가해지는 외부 부하나, 중간 축(1150)에서 밸브(10) 쪽으로 가하는 구동 부하를 정확하게 측정할 필요가 있다.

결국 중간 축(1150)에 가해지는 스러스트 하중을 정확하게 측정하여야 한다. 그런데 본 발명과 같이 산업용으로 사용되는 밸브 액추에이터의 경우 스러스트 하중이 너무 크다. 민감도가 높지만 쉽게 파손되고 큰 하중을 측정하기 곤란한 피에조(piezo) 센서를 토크 센서부(300)에 채용하면 피에조 센서가 파손되거나 측정 가능한 값의 제한이 있을 수 있다.

일 실시예로서, 토크 센서부(300)는 밸브 액추에이터 내부에 축 방향으로 가해지는 스러스트 하중을 압력으로 변환하는 압력 변환 수단과, 압력을 측정하는 센서를 포함한다.

압력 변환 수단은 센서가 장착되는 압축 부재와, 압축 부재 및 센서를 가압하는 탄성 부재를 포함한다. 센서는 압축 부재와 탄성 부재 사이에 개재된다. 탄성 부재는 압축 부재 및 하우징(1110) 사이에 개재된다.

스러스트 하중은 축 방향을 따라 정방향 하중 또는 역방향 하중으로 작용할 수 있다. 반면에 센서가 피에조 타입인 경우 압축력만 측정할 수 있다.

일 실시예로서, 센서는 정방향 하중을 측정하는 제1 센서(311)와 역방향 하중을 측정하는 제2 센서(312)를 포함한다. 압축 부재는 제1 센서(311)가 장착되는 제1 압축 부재(321)와 제2 센서(312)가 장착되는 제2 압축 부재(322)를 포함할 수 있다. 탄성 부재는 제1 압축 부재(321) 및 제1 센서(311)를 가압하는 제1 탄성 부재(331)와 제2 압축 부재(322) 및 제2 센서(312)를 가압하는 제2 탄성 부재(332)를 포함할 수 있다.

도 9를 참조하면, 제1 센서(311)의 프레임 기능을 하는 제1 센서(311)의 배면은 제1 압축 부재(321)에 형성된 센서 홀(340)에 밀착된다. 제1 센서(311)의 작동면에 해당하는 제1 센서(311)의 전면은 제1 탄성 부재(331)에 밀착된다. 제1 탄성 부재(331)의 일측은 하우징(1110) 또는 센서 하우징(350)에 연결되고, 제1 탄성 부재(331)의 타측은 제1 압축 부재(321) 및 제1 센서(311)를 가압한다.

스러스트 하중이 정방향 하중으로 작용할 때, F1을 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 면적 A에 의하여 나눈 면압 F1/A가 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 단위 면적에 작용한다. 제1 센서(311)의 면적 a와 상기 면압 F1/A를 곱한 분력 (F1/A)*a가 제1 센서(311)에서 측정되는 측정력 f1 이다. 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 면적 A보다 제1 센서(311)의 면적 a가 작으므로, 측정력 f1은 정방향 하중 F1보다 작다. 따라서, 스러스트 하중으로서 큰 힘이 작용하더라도, 제1 센서(311)에 작용하는 힘은 스러스트 하중의 분력이 작용하며, 스러스트 하중에 대한 제1 센서(311) 측정력의 감쇄 비율은 제1 센서(311)의 면적에 대한 제1 압축 부재(321) 또는 제1 탄성 부재(331)의 면적 비율에 대응된다.

마찬가지로, 제2 센서(312)의 프레임 기능을 하는 제2 센서(312)의 배면은 제2 압축 부재(322)에 형성된 센서 홀(340)에 밀착된다. 제2 센서(312)의 작동면에 해당하는 제2 센서(312)의 전면은 제2 탄성 부재(332)에 밀착된다. 제2 탄성 부재(332)의 일측은 하우징(1110) 또는 센서 하우징(350)에 연결되고, 제2 탄성 부재(332)의 타측은 제2 압축 부재(322) 및 제2 센서(312)를 가압한다.

스러스트 하중이 역방향 하중으로 작용할 때, F2을 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 면적 A에 의하여 나눈 면압 F1/A가 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 단위 면적에 작용한다. 제2 센서(312)의 면적 a와 상기 면압 F2/A를 곱한 분력 (F2/A)*a가 제2 센서(312)에서 측정되는 측정력 f2 이다. 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 면적 A보다 제2 센서(312)의 면적 a가 작으므로, 측정력 f2는 역방향 하중 F2보다 작다. 따라서, 스러스트 하중으로서 큰 힘이 작용하더라도, 제2 센서(312)에 작용하는 힘은 스러스트 하중의 일부만 작용하며, 스러스트 하중에 대한 제2 센서(312) 측정력의 감쇄 비율은 제2 센서(312)의 면적에 대한 제2 압축 부재(322) 또는 제2 탄성 부재(332)의 면적 비율에 대응된다.

따라서, 중간 축(1150)에 가해지는 스러스트 하중은 감쇄되어 토크 센서부(300)에 전달된다.

도 7을 참조하면, 토크 센서부(300)의 일 실시예가 도시된다. 중간 축(1150)의 스러스트 하중은 센서 베어링(315)을 통하여 제1 압축 부재(321) 또는 제2 압축 부재(322)에 전달된다. 스러스트 하중이 정방향 하중인 경우 제1 압축 부재(321) 및 제1 탄성 부재(331)가 가압되고 제1 센서(311)는 면적비에 의하여 감쇄된 스러스트 하중을 측정한다. 스러스트 하중이 역방향 하중인 경우 제2 압축 부재(322) 및 제2 탄성 부재(332)가 가압되고 제2 센서(312)는 면적비에 의하여 감쇄된 스러스트 하중을 측정한다.

일 실시예로서, 센서 베어링 고정 부재(318)는 센서 베어링 내륜(316)을 중간 축(1150)에 연결한다. 센서 베어링 외륜(317)은 제1 압축 부재(321) 또는 제2 압축 부재(322)에 연결된다. 중간 축(1150)은 중간 축 베어링(155) 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위내에서만 미시적으로 축방향 이동이 허용된다. 스러스트 하중의 작용시 제1 탄성 부재(331) 및 제2 탄성 부재(332)의 탄성 변형량이 중간 축 베어링(155)의 유격 범위 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위보다 작도록, 제1 탄성 부재(331) 또는 제2 탄성 부재(332)는 하우징(1110)과 제1 압축 부재(321) 사이 또는 하우징(1110)과 제2 압축 부재(322) 사이에 설치된다. 중간 축 베어링(155) 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위는 '0'에 가까운 극소값이 되며, 중간 축(1150)의 축 방향 변위도 '0'에 가까운 극소값이 되고, 토크 센서부(300)는 중간 축(1150)의 축방향 변위가 '0'에 가까운 상태에서 충분한 민감도로 스러스트 하중을 측정할 수 있다.

이와 같이 제1 탄성 부재(331) 및 제2 탄성 부재(332)의 탄성 변형량이 중간 축 베어링(155)의 유격 범위 또는 센서 베어링(315)의 유격 범위보다 작도록, 토크 센서부(300)는 모터 축(122)에 연결된 중간 축(1150)에 직결되는 것이 바람직하다.

일 실시예로서, 도 7을 참조하면 토크 센서부(300)는 모터(1120)의 스테이터(128) 또는 로터(127)에 대면되는 모터(1120)의 인접 위치에 설치된다. 토크 센서부(300)는 모터(1120)로부터 센서 하우징(350), 제2 탄성 부재(332), 제2 압축 부재(322), 제1 압축 부재(321), 제1 탄성 부재(331), 하우징(1110)의 순서로 결합된 토크 센서부(300)가 도시된다. 모터(1120)에 인접하여 토크 센서부(300)가 설치되는 경우 토크 센서부(300)의 일측을 하우징(1110)에 연결하기 위하여 센서 하우징(350)이 모터(1120) 및 토크 센서부(300) 사이에 배치될 수 있다.

한편, 하우징(1110)에 대한 밀착성을 향상시키기 위하여 와셔(190)가 하우징(1110) 및 제1 탄성 부재(331) 사이에 개재될 수 있다. 제2 탄성 부재(332)는 센서 하우징(350)에 의하여 하우징(1110)에 연결될 수 있다.

일 실시예로서, 도 8을 참조하면, 중간 축(1150)의 끝단에 토크 센서부(300)가 설치된다. 이에 의하면 중간 축 베어링(155), 제2 탄성 부재(332), 제2 압축 부재(322), 제1 압축 부재(321), 제1 탄성 부재(331), 센서 하우징(350)의 순서로 결합된 토크 센서부(300)가 도시된다. 센서 하우징(350)은 센서 하우징 고정 부재(352)에 의하여 하우징(1110)에 착탈된다.

일 실시예로서, 토크 센서부는, 축 방향으로 가해지는 상기 스러스트 하중을 압력으로 변환하는 압력 변환 수단과, 상기 압력을 측정하는 센서를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 압력 변환 수단은 상기 센서가 장착되는 압축 부재와, 상기 압축 부재 및 상기 센서를 가압하는 탄성 부재를 포함하며, 상기 센서는 상기 압축 부재와 상기 탄성 부재 사이에 개재되고, 상기 탄성 부재는 상기 압축 부재 및 상기 하우징 사이에 개재된다.

일 실시예로서, 상기 토크 센서부는, 상기 중간 축에 정방향 하중 또는 역방향 하중으로 작용하는 스러스트 하중을 압력으로 변환하는 압력 변환 수단과 상기 압력을 측정하는 센서를 포함하고, 상기 센서는 상기 정방향 하중을 측정하는 제1 센서와 상기 역방향 하중을 측정하는 제2 센서를 포함하며, 상기 압력 변환 수단은 압축 부재 및 탄성 부재를 포함하고, 상기 압축 부재는 상기 제1 센서가 장착되는 제1 압축 부재와 상기 제2 센서가 장착되는 제2 압축 부재를 포함하며, 상기 탄성 부재는 상기 제1 압축 부재 및 상기 제1 센서를 가압하는 제1 탄성 부재와 상기 제2 압축 부재 및 상기 제2 센서를 가압하는 제2 탄성 부재를 포함한다.

일 실시예로서, 상기 제1 센서의 프레임 기능을 하는 상기 제1 센서의 배면은 상기 제1 압축 부재에 형성된 센서 홀에 밀착되고, 상기 제1 센서의 작동면에 해당하는 상기 제1 센서의 전면은 상기 제1 탄성 부재에 밀착되며, 상기 제1 탄성 부재의 일측은 하우징 또는 센서 하우징에 연결되고, 상기 제1 탄성 부재의 타측은 상기 제1 압축 부재 및 상기 제1 센서를 가압한다.

일 실시예로서, 상기 중간 축의 스러스트 하중은 센서 베어링을 통하여 제1 압축 부재에 전달되며, 상기 스러스트 하중에 의하여 상기 제1 압축 부재가 가압되고, 상기 제1 압축 부재에 설치되는 제1 센서는 면적비에 의하여 감쇄된 상기 스러스트 하중을 측정한다.

일 실시예로서, 상기 토크 센서부는 상기 모터의 스테이터 또는 로터에 대면된다.

일 실시예로서, 상기 중간 축의 끝단에 상기 토크 센서부가 설치된다.

일 실시예로서, 상기 중간 축과 상기 모터 축을 축 방향으로는 절연시키고 원주 방향으로는 연결시키는 차단 수단이 마련된다.

도 10은 본 발명의 안전율을 설명하는 개념도이다.

이에 따르면, 밸브 액츄에이터의 하드웨어적 관점에서 기구적 상사점을 'HHHL'로 표시하고, 기구적 하사점을 'LLLL'로 표시한다. 이는 밸브가 승강되면서 최대 한도로 허용 가능하며 파손이 임박한 절대 임계값 개념에서의 물리적 상사점 및 하사점 위치를 의미한다. 이 위치에 도달하면 밸브 액츄에이터는 허용 한도를 벗어나서 파괴나 장치 고장을 일으키게 된다.

다음으로 토크 센서부에서 측정한 부하 측정값으로 상한치 및 하한치를 설정할 수 있다.

이는 앞에서 설명한 바와 같이, 세팅 명령이 입력되면 상기 구동부(110)를 동작시켜 상기 밸브(10)를 개방 또는 폐쇄 방향으로 구동하고, 상기 밸브(10)의 구동에 따른 상기 부하 측정부(130)의 부하 측정값을 입수하며, 상기 부하 측정값을 상한 임계치 및 하한 임계치와 비교하고, 상기 부하 측정값이 상기 상한 또는 하한 임계치에 도달하였을 때 부하 기준 상사점(HHL) 및 부하 기준 하사점(LLL)으로 인식한다.

부하 기준 상사점(HHL) 및 부하 기준 하사점(LLL)은 부하 측정값이 상기 상한 또는 하한 임계치에 도달하였을 때의 위치 측정값이다. 그런데 부하 기준 상사점(HHL) 및 부하 기준 하사점(LLL)을 밸브의 상사점 및 하사점으로 인식하면 안전도에 문제가 될 수 있으므로 여기에 소정의 안전 계수(SF)를 곱하여 위치 기준 상사점 및 하사점을 구한다.

예를 들어 부하 측정값이 임계값에 도달하였을 때 위치 측정값이 100이라고 하면, 100이 기구적 상사점 또는 기구적 하사점의 범위 이내인지 판단하여 측정값의 오류 여부를 검사한 다음, 기구적 상사점 및 하사점의 범위 이내이면 받아들일 수 있는 값으로 인정한다.

다음으로, 부하 기준 상사점(HHL) 및 부하 기준 하사점(LLL)에 대응되는 위치 측정값을 매칭시키고, 부하 기준 상사점(HHL)에 해당하는 위치 측정값에 소정의 안전 계수(예를 들어 90%)를 감안한 위치를 위치 기준 상사점으로 세팅한다. 마찬가지로 부하 기준 하사점(LLL)에 해당하는 위치 측정값에 소정의 안전 계수(SF)를 감안한 위치를 위치 기준 하사점으로 세팅한다.

그리고, 위치 기준 상사점을 밸브의 상사점 위치로 인식하며, 위치 기준 하사점을 밸브의 하사점 위치로 세팅한다. 따라서, 밸브의 상사점 및 하사점 위치는 장치의 안전 운전 허용 한도인 기구적 상사점 및 기구적 하사점 범위 내에 있다.

또한, 밸브의 상사점 및 하사점 위치는 부하 측정값에 의하여 계산되는 부하 기준 상사점(HHL) 및 부하 기준 하사점(LLL)의 범위 내에 있으며, 위치 기준 상사점 및 위치 기준 하사점과 일치한다.

여기서, 부하 기준 상사점(HHL) 및 부하 기준 하사점(LLL)과, 위치 기준 상사점 및 위치 기준 하사점에 있어서, 밸브는 클로즈 상태이며 조금이라도 열린 상태는 아니다. 왜냐하면, 밸브의 단부에 부착된 고무 패킹이나, 밸브와 별도로 부착된 실링 수단의 탄성 변형 범위내에서 사실상 밸브가 개방없이 클로즈되었음을 전제로 하여 측정되는 값이 부하 기준 상사점(HHL) 및 부하 기준 하사점(LLL)과, 위치 기준 상사점 및 위치 기준 하사점이기 때문이다.

위치 측정부(140)의 위치 측정값은 위치 기준 상사점 및 하사점에 정확하게 대응되며, 부하 측정값은 처음에 상사점 및 하사점의 초기 세팅에 사용되는 것이 바람직하고, 세팅 이후의 정상 운전시에는 소정의 마진이 반영된 위치 기준 상사점 및 하사점을 밸브의 상사점 및 하사점으로 인식하여 제어 구동을 하게 된다.

이상에서 본 발명에 따른 실시예들이 설명되었으나, 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 분야에서 통상적 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 범위의 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 다음의 특허청구범위에 의해서 정해져야 할 것이다.

A...상사점 B...하사점
3...유체 파이프 5...종동 축
10...밸브 100...밸브 액추에이터
110...구동부 120...기어부
130...부하 측정부 140...위치 측정부
150...제어부 160...통신부
200...네트워크 유니트 210...마스터 스테이션부
230...단말부
1110...하우징 1120...모터
121...모터 축 베어링 122...모터 축
123...모터 축의 단부 124...모터 축 구멍
125...장공 127...로터(rotor)
128...스테이터(stator) 1130...웜(worm)
1140...웜 기어 1150...중간 축
153...중간 축의 단부 155...중간 축 베어링
1160...고정 키 170...핸들
180...밸브 축 190...와셔
300...토크 센서부 311...제1 센서
312...제2 센서 315...센서 베어링
316...센서 베어링 내륜 317...센서 베어링 외륜
318...센서 베어링 고정 부재 321...제1 압축 부재
322...제2 압축 부재 331...제1 탄성 부재
332...제2 탄성 부재 340...센서 홀
350...센서 하우징 352...센서 하우징 고정 부재
F1...정방향 하중 F2...역방향 하중

Claims (4)

1. 모터 및 밸브 사이에 작용하는 부하를 측정하는 토크 센서부;
   세팅 명령이 입력되면 상기 모터를 동작시켜 상기 밸브를 개방 또는 폐쇄 방향으로 구동하는 제어부; 를 포함하고,
   상기 제어부는 상기 모터 동작시 측정되는 상기 토크 센서부의 측정값에 따라 상기 밸브의 상사점 또는 하사점의 위치를 자동 인식하는 세팅 장치.
   
2. 제1항에 있어서,
   상기 토크 센서부는 상기 모터 축과 상기 종동 축을 연결하는 중간 축에 설치되며, 상기 중간 축에 작용하는 스러스트 하중을 측정하는 세팅 장치.
   
3. 제1항에 있어서,
   상기 밸브의 개폐 위치를 측정하는 위치 측정부가 마련되고,
   상기 제어부는 상기 밸브의 구동에 따른 상기 토크 센서부의 부하 측정값 또는 상기 위치 측정부의 위치 측정값을 입수하며,
   상기 위치 측정값, 상기 부하 측정값, 상기 위치 측정값과 상기 부하 측정값의 상관 관계 중 적어도 하나에 따라 상기 밸브의 상사점 또는 하사점의 위치를 인식하는 세팅 장치.
   
4. 제1항에 있어서,
   상기 밸브의 개폐 위치를 측정하는 위치 측정부가 마련되고,
   상기 제어부는,
   상기 부하 측정값의 상한에 대응되는 부하 기준 상사점 위치 및 상기 부하 측정값의 하한에 대응되는 부하 기준 하사점 위치를 계산하고,
   상기 부하 기준 상사점 위치 및 상기 부하 기준 하사점 위치에 소정의 안전율을 곱하여 위치 기준 상사점 위치 및 위치 기준 하사점 위치를 계산하며,
   상기 위치 기준 상사점 위치 및 상기 위치 기준 하사점 위치를 상기 밸브의 상사점의 위치 및 상기 밸브의 하사점의 위치로 인식하는 세팅 장치.

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