JP2003517551A - 弁用線型ばね負荷式アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 弁（１２）用線型ばね負荷式アクチュエータ（１０）は、ハウジング（１４）と該ハウジング（１４）内で摺動可能に支持された作動スピンドルとを備えている。キャップ（２２）はハウジング（１４）に連携する。ハウジング（１４）内に配置されたばね手段（３６）はキャップ（２２）と作動スピンドル（１６）で支持され、作動スピンドル（１６）にばね力をかける。ハウジング（１４）に付いたねじ山（２６）は、ハウジング（１４）内のばね手段（３６）に予め負荷をかけるようにハウジング（１４）にキャップ（２２）をねじ留めするためキャップ（２２）に付いたねじ山（２４’、２４”）と協働する。少なくとも１つのロック手段（４０）は、ねじ山（２４’、２４”）の１つと連携し、協働するねじ山（２６）上のどの位置でも該手段を係止するようにこのねじ山（２４、２４”）を変形することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、弁用線型ばね負荷式アクチュエータに関する。

【０００２】

【従来の技術】

そのような線型ばね負荷式アクチュエータは、作動スピンドルを摺動可能に取
り付けるハウジングを備えている。ハウジングねじ山にねじ留めされたキャップ
は、該ハウジングに配置されたばね手段に予め負荷をかけることができる。この
ばね手段は、例えば円筒状で螺旋状の圧縮ばね、あるいは多くは積層ベルヴィル
（Belleville）ばねワッシャーを備えている。該ばね手段はキャップで支持され
、ばね力をスピンドルに及ぼしている。このキャップは例えば、該キャップがハ
ウジングねじ山下方に配置された肩部に支持されるまでハウジングにねじ留めさ
れている。それでそのキャップは所定の締付けモーメントで固定され、それによ
りハウジング内でキャップが確実に固定される。 アクチュエータのばね力は、例えば弁規格により調整される必要があろう。こ
れはキャップとばね手段との間のワッシャーを多少挿入したり抜いたりして、ば
ね手段への負荷を多少変更することで行なわれるのが普通である。しかし、ワッ
シャーでばね力をそのように調整することは、むしろ複雑で、面倒である。実際
、キャップを外す必要があり、１つ又は２つ以上のワッシャーを付加するか、外
す必要があり、そしてまたキャップをハウジング内でねじ留めし、所定の締付け
モーメントで締結される必要がある。その上、ワッシャーはばね力を高精度に調
整できない。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】

その結果、ばね力を容易に高精度に調整できる線型ばね負荷式アクチュエータ
の強いニーズがある。

【０００４】

【解題を解決するための手段】 本発明によれば、このニーズは請求項１に係る線型ばね負荷式アクチュエータ
によって達成される。本発明によれば、弁用線型ばね負荷式アクチュエータは、
ハウジングと、該ハウジングに摺動可能に支持された作動スピンドルとを備えて
いる。キャップがこのハウジングと連携している。該ハウジングに配置されたば
ね手段は、キャップと該作動スピンドルで支持され、作動スピンドルにばね力を
及ぼしている。ハウジングに付いたねじ山は、キャップをハウジングにねじ留め
して、ハウジング内でばね手段に予め負荷を与える。本発明の重要な面によれば
、１つのねじ山と連携する少なくとも１つのロック手段が、該手段を協働ねじ山
のどの位置にも係止するようにこのねじ山を変形することができる。従って、肩
部はこの協働ねじ山を係止するために、もはや無くてよい。言い換えれば、ハウ
ジングに固定されるに至る肩部の深さまで、キャップをねじ留めしてはならない
。実際、このロック手段のおかげで、該ロック手段に連携するねじ山が協働する
ねじ山のどの位置にも係止することができる。それによりキャップはハウジング
ねじ山のどの位置にも固定することができる。ハウジングねじ山のキャップの位
置を変えると前記ハウジングのばね手段が圧縮されたり、延びたりする。従って
、該ハウジングねじ山へのキャップのねじ留め、ねじ緩めだけでばね力を簡単に
調整することができる。その上、ばね力は、予めの負荷を連続的に調整すること
ができるため、高精度に調整可能である。所定のばね力を得たら、ロック手段を
作動し、キャップを固定する。

【０００５】 ロック手段は該ハウジングねじ山又はキャップねじ山とあるいはそのその双方
と連携することができる。しかしながら、コンパクトなアクチュエータを得るた
めに、ロック手段とキャップねじ山だけとの連携が好ましい。それから、そのよ
うなキャップにはキャップねじ山と連携するロック手段が二つ相対するように装
備されることが好ましい。 好ましいロック手段は、ねじ山を２つのねじ山部分に局部的に分割するように
ねじ山の１つに横方向に貫通するスロットを備えている。言い換えれば、該スロ
ットで第一部分と第二部分が分けられている。この第一部分はその部分に第一ね
じ山部分を有し、この第二部分はその部分に第二ねじ山部分を有する。ねじは、
前記２つのねじ山部分を局部的に一体化するか、分離することが可能なようにス
ロットと連携する。従って、協働するねじ山の全ての位置において、ねじ山部分
を該協働するねじ山に押し付けてそれらを係止することができる。第一の実施形
態においては、そのねじがヘッドと、ねじ付き脚端部を備えたバレルとを有する
。このヘッドは２つの部分の第一部分に支持され、この第一部分とスロットをバ
レルが横切る。第二部分は、ねじ込み脚端部が収容されるねじ込み孔を有して、
それにより前記ねじをねじ込みすることによって２つの部分を当接することがで
きる。第二の実施形態においては、ねじがねじ付きバレルと脚端部を有する。２
つの部分の第一部分はねじ付き通し孔を有する。該ねじ付きバレルはこのねじ込
み通し孔にねじ留めされ、スロットを横切る。脚端部は、ねじをねじ込んだ時に
２つの部分を分離が可能であるように、第二部分に支持されている。

【０００６】 ばね手段が少なくとも１つのベルヴィル（Belleville）ばねワッシャーを備え
ることが好ましい。流体作動ピストンアセンブリーをハウジングに収容して、作
動スピンドルを作動するよう、ばね手段でかけられたばね力を克服することがで
きる。 本発明をここで添付図面を参照して実施例により説明する。

【０００７】

【発明の実施形態】

図１は本発明に従う線型ばね負荷式アクチュエータ１０の縦断面図である。こ
のアクチュエータ１０は弁１２に接続されている。アクチュエータ１０は、ハウ
ジング１４と、このハウジング１４に摺動可能に支持された作動スピンドル１６
とを備えている。この作動スピンドル１６は、弁１２内部で弁座２０を開閉する
ように弁プラグ１８の作動を可能にする。キャップ２２はハウジング１４と連携
し、キャップ２２とハウジング１４は、ハウジング１４にキャップ２２をねじ留
めするために、協働するねじ山、すなわちキャップねじ山２４’、２４”と、ハ
ウジングねじ山２６とを有する。３つのピストンアセンブリー２８、２８’及び
２８”がハウジング１４内部に積層されており、第一ピストンアセンブリー２８
はキャップ２２に近くに配置されている。各ピストンアセンブリー２８、２８’
及び２８”は、ハウジング内で摺動可能なピストン３０、３０’及び３０”と、
ハウジング１４に固定された仕切り３２、３２’及び３２”を有し、弁１２近く
の第三ピストンアセンブリー２８”の仕切り３２”はハウジング１４の壁である
。ピストン３０、３０’及び３０”と各ピストンアセンブリー２８、２８’及び
２８”の仕切り３２、３２’及び３２”との間のスペースが圧力室３４、３４’
及び３４”を構成する。ピストン３０、３０’及び３０”は作動スピンドル１６
に沿って離間しており、該スピンドルと一体である。ばね手段３６、例えばベル
ヴィル（Belleville）ばねワッシャー積層構造、がハウジング１４に配置されて
いる。積層ばねワッシャー３６はキャップ２２と第一ピストンアセンブリー２８
のピストン３０に支持されている。キャップ２２は積層ばねワッシャー３６に予
め負荷をかける。第一ピストンアセンブリー２８のピストン３０が作動スピンド
ル１６と一体であるため、積層ベルヴィルばねワッシャー３６がこのピストン３
０にかけるばね力が作動スピンドル１６に伝えられる。その結果として、弁プラ
グ１８が弁座２０に対して付勢され、弁１２が閉鎖する。通路手段３６が作動ス
ピンドル１６内に配置され、加圧流体、例えば圧縮空気等が圧力室３４、３４’
及び３４”内に導入される。弁１２の開きは加圧流体を圧力室３４、３４’及び
３４”内に導入してばね力に打ち勝つのに十分な圧力をピストン３０、３０’及
び３０”にかけることによって可能である。

【０００８】 参照符号４０で普通示される２つのロック手段が、キャップ２２内で正反対に
位置している。各ロック手段４０はキャップねじ山２４’、２４”と連携し、協
働するねじ山、すなわちハウジングねじ山２６のどの位置にも該ロック手段を係
止させるようにキャップねじ山２４’２４”を変形することが可能である。これ
は、積層ばねワッシャー３６が、ハウジングねじ山２６にキャップ２２をねじ留
めあるいは緩めすることにより多少圧縮されることを意味している。所定のばね
力を得たら、ロック手段４０を作動してキャップ２２を固定する。

【０００９】 図２及び図３で分かるように、各ロック手段４０はスロット４２と該スロット
４２に連携するねじ４４とを備えている。スロット４２はキャップねじ山２４’
、２４”に横方向に通っている。図３で破線４６で示されたスロット４２の後方
部が、キャップ２２の内側に積層ベルヴィルばねワッシャー３６の上部を収容す
る円筒窪み４８に接している。スロット４２は、キャップねじ山２４’、２４”
を２つの部分２４’及び２４”に局部的に分離し、上部分５４と下部分５６を分
けている。上部分５４はその上に上キャップねじ山部分２４’を有し、下部分５
４はその上に下キャップねじ山部分２４”を有する。ねじ４４はねじヘッド５８
、ねじバレル６０及びねじ込み脚端部６２を有する。該ねじ４４はスロット４２
に垂直に配置され、窪み６４内に入れられたねじヘッド５８は上部分５４に支持
される。窪み６４はねじヘッド５８を保護し、上方からのねじ留めを可能にする
。ねじバレル６０は、上部分５４とスロット４２を横切る。下部分５６は、ねじ
込み脚端部６２がねじ留めされるねじ込み孔を有する。ねじ４４を締めると、双
方の部分５４、５６が一体化される。その結果として、上及び下キャップねじ山
部分２４’、２４”はそれぞれハウジングねじ山２６に係止し、それによりキャ
ップ２２の固定が行なわれる。

【００１０】 図に示していない本発明の線型ばね負荷式アクチュエータの他の実施形態にお
いては、２つのロック手段が上記キャップねじ山に同様に連携している。この実
施形態では、ねじがねじ付きバレルと脚端部を有する。上部分には、ねじ付きバ
レルがねじ留めされるねじ付き通し孔がある。ねじ付きバレルはスロットを横切
り、脚端部は下部で支持される。ねじをねじ込むと、２つの部分間の距離が増大
し、スロットの厚さが増大する。上下キャップねじ山がハウジングねじ山に係止
し、キャップが固定される。 ロック手段を作動すると、キャップねじ山、そして恐らくハウジングねじ山に
生じる変形が概略弾性変形であることに注目する必要がある。しかし、ロック手
段は、該ねじ山の塑性変形を引き起こすように設計することもできる。それで、
キャップはハウジングに固定されたままになり、ばね力がユーザーにより変える
ことができない。これは、アクチュエータには必ず必要な安全機能を設けた線型
ばね負荷式アクチュエータの分野で有益である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 本発明に従う線型ばね負荷式アクチュエータの縦断面図である。

【図２】 図１の詳細部Ａの図である。

【図３】 図１の線型ばね負荷式アクチュエータの上面図である。

【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書

【提出日】平成１４年２月１９日（２００２．２．１９）

【手続補正１】

【補正対象書類名】明細書

【補正対象項目名】０００２

【補正方法】変更

【補正の内容】

【０００２】

【従来の技術】 そのような線型ばね負荷式アクチュエータは、作動スピンドルを摺動可能に取
り付けるハウジングを備えている。ハウジングねじ山にねじ留めされたキャップ
は、該ハウジングに配置されたばね手段に予め負荷をかけることができる。この
ばね手段は、例えば円筒状で螺旋状の圧縮ばね、あるいは多くは積層ベルヴィル
（Belleville）ばねワッシャーを備えている。該ばね手段はキャップで支持され
、ばね力をスピンドルに及ぼしている。このキャップは例えば、該キャップがハ
ウジングねじ山下方に配置された肩部に支持されるまでハウジングにねじ留めさ
れている。それでそのキャップは所定の締付けモーメントで固定され、それによ
りハウジング内でキャップが確実に固定される。この形式の線型ばね負荷式空気 アクチュエータは、例えばＥＰ−Ａ−００３９０８１に開示されている。 アクチュエータのばね力は、例えば弁規格により調整される必要があろう。こ
れはキャップとばね手段との間のワッシャーを多少挿入したり抜いたりして、ば
ね手段への負荷を多少変更することで行なわれるのが普通である。しかし、ワッ
シャーでばね力をそのように調整することは、むしろ複雑で、面倒である。実際
、キャップを外す必要があり、１つ又は２つ以上のワッシャーを付加するか、外
す必要があり、そしてまたキャップをハウジング内でねじ留めし、所定の締付け
モーメントで締結される必要がある。その上、ワッシャーはばね力を高精度に調
整できない。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ，ＴＲ)，ＯＡ(ＢＦ ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ， ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，Ｇ Ｍ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＭＺ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＴＺ ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ， ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＧ，ＡＬ，ＡＭ， ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，Ｂ Ｚ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＲ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ ，ＤＭ，ＤＺ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ， ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，Ｊ Ｐ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＡ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ， ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＭＺ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，Ｒ Ｏ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＴＺ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ， ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，ＺＷ

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 弁（１２）用線型ばね負荷式アクチュエータ（１０）であっ
   て、前記アクチュエータ１０は、 ハウジング（１４）と； 前記ハウジング（１４）に摺動可能に支持された作動スピンドル（１６）と； 前記ハウジングに連携したキャップ（２２）と； 前記ハウジング（１４）内に配置されたばね手段（３６）であって、前記作動ス
   ピンドル（１６）にばね力をかけるように、前記キャップ（２２）と前記作動ス
   ピンドル（１６）で支持されるばね手段（３６）と； 前記ハウジングに付けたねじ山（２６）と前記キャップ（２２）に付けたねじ
   山（２４’、２４”）であって、前記ハウジング（１４）内の前記ばね手段（３
   ６）に予め負荷をかけるように前記ハウジング（１４）に前記キャップ（２２）
   をねじ留めするために協働するねじ山と； を備えるものにおいて、 前記ねじ山（２４）の一方と連携する少なくとも１つのロック手段（４０）が
   、協働するねじ山（２６）のどの位置でも該手段をロックするようにこのねじ山
   （２４’、２４”）を変形することが可能であることを特徴とする弁用線型ばね
   負荷式アクチュエータ。
2. 【請求項２】 前記キャップ（２２）のねじ山（２４’、２４”）に連携し
   た２つの正反対の場所に位置したロック手段（４０）を特徴とする請求項１に記
   載のアクチュエータ。
3. 【請求項３】 前記ロック手段（４０）は、 ２つのねじ山部分（２４’、２４”）で、前記ねじ山（２４’、２４”）を局
   部的に分離するように前記ねじ山の１つ（２４’、２４”）に横方向に貫通する
   スロットと； 前記２つのねじ山（２４’、２４”）を局部的に一体化するか、分離すること
   ができるように前記スロット（４２）と連携するねじ（４４）と； を備えることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のアクチュエータ。
4. 【請求項４】 前記ロック手段は、 ２つの正反対の場所にある前記キャップ（２２）のねじ山（２４’、２４”）
   に、前記２つの正反対の場所の各々の２つのねじ山部分（２４’、２４”）に前
   記ねじ山を局部的に分割するように、横方向に貫通する２つのスロット（４２）
   と； 前記２つのねじ山部分（２４’、２４”）を局部的に一体化するか、分離する
   ことが可能なように、前記２つのスロット（４２）の各々と連携する１つのねじ
   （４４）と； を備えることを特徴とする請求項１に記載のアクチュエータ。
5. 【請求項５】 前記スロット（４２）は前記キャップ（２２）内で第一部分
   （５４）と第二部分（５６）とを分割し、前記第一部分（５４）はその上に前記
   第一ねじ山部分（２４’）を有し、前記第二部分（５６）はその上に前記第二ね
   じ山部分（２４”）を有することを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のア
   クチュエータ。
6. 【請求項６】 前記ねじ（４４）は、ヘッド（５８）と、ねじ込み脚端部（
   ６２）付きバレル（６０）を有し、； 前記ヘッド（５８）は前記２つの部分の第一部分（５４）に支持され、前記２
   つの部分の第一部分（５４）と前記スロット（４２）は前記バレルで横切られ； 前記第二部分（５６）は、前記ねじにねじ込みすることによって前記２つの部
   分（５４、５６）を当接可能なように、前記ねじ込み脚端部（６２）が収容され
   るねじ込み孔を有する； ことを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
7. 【請求項７】 前記ねじはねじ込みバレルと脚端部とを有し、； 前記２つの部分の第一部分はねじ込み通し孔を有し、； 前記ねじ込みバレルは前記ねじ込み通し孔にねじ込みされ、前記スロットを横
   切り； 前記脚端部は、前記ねじにねじ込みすることによって前記２つの部分を分離す
   ることができるように、前記第二部分に支持される； ことを特徴とする請求項５に記載のアクチュエータ。
8. 【請求項８】 前記ばね手段（３６）は少なくとも１つのベルヴィルばねワ
   ッシャーを備えることを特徴とする請求項１ないし請求項７のいずれか１項に記
   載のアクチュエータ。
9. 【請求項９】 前記ハウジング内の流体作動ピストンアセンブリー（２８、
   ２８’、２８”）を特徴とする請求項１ないし請求項８のいずれか１項に記載の
   アクチュエータ。
10. 【請求項１０】 請求項１ないし請求項９のいずれか１項に記載の線型ばね
    負荷式アクチュエータを有する弁。