JP2007525632A - ネジ付き構成部材に用いられる回転防止装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 回転防止装置を提供する。
【解決手段】 回転防止装置の一例１００は、内ネジ付き構成部材２０２の開口部内に配置されるように構成されている第一の部材を備えており、この第一の部材は、内ネジ付き構成部材２０２の開口部内に配置される第二の部材２００を受け入れるように構成された凹部１０４を有する第一の端部１０２を備えており、第一の部材の凹部１０４は、第一の部材の第一の端部１０２円周部を、内ネジ付きの構成部材２０２の開口部２０４内の面２１４に摩擦係合させるよう第二の部材を２００を受け入れるように構成されている。
【選択図】 図２

Description

本発明は、一般的にネジ付き構成部材間の回転を阻止または防止することに関するものであり、さらに詳細には、アクチュエータロッドの如き内ネジ付き構成部材と弁棒用の延長ロッドなどの如き外ネジ付き構成部材との間の回転を阻止または防止するために用いられうる回転防止装置に関するものである。

プロセス制御プラントでは、プロセス流体の流れを制御するためにスライディングステム型の弁を用いることが多い。典型的には、スライディングステム型の弁は、弁箱から延びているとともに弁棒コネクタを介してアクチュエータへ接続されている弁棒を備えている。一般的には、アクチュエータ（空気圧式アクチュエータ、電気式アクチュエータ、油圧式アクチュエータなど）は、コントローラに応答し、弁棒にストローク運動させ、弁を通過して流れる流体の量を変更するようになっている。

高温環境を必要とする用途や弁棒を囲むためにベローズを必要とする用途（たとえば、有毒な流体の制御の場合）などの如き場合には、弁とそのアクチュエータとが、他の多くの用途において採用されている離隔距離よりも長い離隔距離を有する場合もある。弁とアクチュエータとの間の距離を増大させるために弁棒をアクチュエータに接続するにあたって、通常、延長ステムまたは延長ロッドが用いられている。延長ステムまたは延長ロッドの一方の端部は、従来の弁棒コネクタを用いて弁棒に接続されることが一般的である。典型的には、延長ステムまたは延長ロッドの他方の端部は、アクチュエータロッドの内ネジと係合しうる外ネジ部を備えている。

アクチュエータを弁に取り付けた後、延長ステムがアクチュエータロッドに対して回転することを防止するために、一または複数のロック用のナット、ワッシャ、クランプなどの如きロック機構が用いられうる。しかしながら、上述のベローズを必要とする用途などの如き多くの用途の場合、アクチュエータロッドを延長ステムに接続している部位へのアクセスが制限されている。このため、ロック装置に対して調整、修理または他の処理を施すためのツールを用いて、アクチュエータロッドを延長ステムに対してロック（すなわち、その回転を防止）するための装置にアクセスすることが非常に困難である場合が多い。

一つの例示的な実施形態では、回転防止装置は、内ネジ付きの構成部材の開口部内に配置されるように構成されている第一の部材を備えている。この第一の部材は、内ネジ付き構成部材の開口部内に配置される第二の部材を受け入れるように構成されている凹部を有する第一の端部を備えている。この第一の部材の凹部は、第一の部材の第一の端部の周辺部を、内ネジ付き構成部材の開口部内の面に摩擦係合させるよう第二の部材を受け入れるように構成されている。

他の例示的な実施形態では、回転防止装置は、内ネジ付き構成部材内に配置されるように構成されているほぼ円柱形状の本体を備えている。このほぼ円柱形状の本体の端部は、変形可能な部分を備えている。この変形可能な部分は、厚みの薄い壁部を備えているとともに、内ネジ付き構成部材と摩擦係合するように外ネジ付き構成部材により半径方向外側に押されるように構成されている。

本明細書記載の回転防止装置の一例によって、公知のロック用のナット、ロック用のワッシャなどを用いることなく、回転を阻止するために外ネジ付きの構成部材を内ネジ付き構成部材にロック（ｒｏｔａｂｌｙ ｌｏｃｋ）させることが可能となる。さらに詳細にいえば、本明細書記載の回転防止装置は、回転を阻止するために、他のシャフト、アクチュエータロッドなどの如き内ネジ付き構成部材に外ネジ付きシャフトをロックさせるに場合に特に有用でありうる。ロック用のナットおよびロック用のワッシャの如き公知の回転防止装置とは異なり、本明細書記載の回転防止装置は、内ネジ付きの構成部材内に配置され（すなわち、内ネジ付きの構成部材により囲まれ）、内ネジ付きの構成部材を外ネジ付き構成部材にロックさせ回転を阻止するために通常必要となるツール（たとえば、レンチ、ネジ回しなど）の必要性を排除するように構成されている。

さらに詳細にいえば、以下で詳細に記載されているように、例示の回転防止装置は、第一の部材を備えており、この第一の部材は、構成部材の内ネジ部内に配置されるように構成されているとともに、その構成部材の内ネジ部内に配置される第二の部材を受け入れるように構成されている凹部を有している。外ネジ付き構成部材が内ネジ部に螺入されるに従って、第二の部材が凹部に対して押圧され、少なくとも凹部の周辺部が、内ネジ部内の面に対して押圧され、当該面と摩擦係合し、これにより、外ネジ付き構成部材に対する内ネジ付き構成部材の回転を阻止または防止するようになっている。

ここで、図１Ａ、図１Ｂおよび図１Ｃを参照すると、内ネジ付き構成部材に対して外ネジ付き構成部材の回転を阻止または防止するために用いられうる回転防止装置の一例１００が示されている。図示されているように、この回転防止装置の一例１００は、ほぼ円柱状の形状を有する細長い部材でありうる。以下において図２に関連してさらに詳細に記載するように、回転防止装置１００は、内ネジ付き構成部材のキャビティまたは開口部の内部に配置されるように構成されていることが好ましい。たとえば、回転防止装置１００は、アクチュエータ、または、内ネジ付きのシャフト、ロッドもしくは他の構成部材を用いるその他の装置に関連するシャフト、ロッドなどの内ネジ付き孔の内部に配置されても良い。

図１Ｃに示されているように、回転防止装置１００は、凹部１０４を有する第一の端部１０２を備えている。この凹部１０４は、図１Ｃに示されているようなほぼ窪んだテーパ状または円錐形状の幾何学構造を有しても良いし、または、ボルト、シャフト、ロッドなどの端部を受け入れるのに適する他のいかなる構造または幾何学形状を有していても良い。回転防止装置１００の壁１０６の厚みが第一の端部１０２において薄くなっているため、当該壁１０６の一または複数の部分を、外方に向けて変形させ、回転防止装置１００が配置されているネジ付き開口部の面と摩擦係合させることが容易となる（たとえば、図２を参照）。回転防止装置１００の第二の端部１０８は、回転防止装置１００の外面１１２のまわりを延びている環状に面取りされた部分を備えていても良い。

図２は、実質的に回転を阻止するために、外ネジ付き構成部材２００を内ネジ付き構成部材２０２にロックさせる一つの方法を示す断面図である。まず、回転防止装置１００は、凹部１０４が孔または開口部２０４の開口２０６側を向くように、内ネジ付き構成部材２０２の孔または開口部２０４の内部に落下させることによりまたは他の方法により配置されうる。この孔または開口部２０４に、ボルトまたはロッドのネジ付き端部などでありうる外ネジ付き構成部材２００が螺入される。外ネジ付き構成部材２００が孔または開口部２０４に螺入されるに従って、外部ネジ付き構成部材２００は、凹部１０４内の面２１０に向かって移動させられ、その凹部１０４内の面２１０と摩擦係合し、第一の端部１０２の上部２１２を、半径方向外側に移動させ、内ネジ付き構成部材２０２の開口部２０４内のネジ付き面２１４と摩擦係合させるようになっている。

図１および図２から分かるように、回転防止装置１００の上部２１２は、（たとえば、テーパ状のまたは円錐形状の凹部１０４に起因して）壁の厚みが薄くなっており、このことにより、回転防止装置１００の上部２１２が、凹部１０４の面２１０に対して外ネジ付き構成部材２００の端部２０８が押圧されるのに応じて変形することが可能となっている。外ネジ付き構成部材２００の端部２０８が凹部１０４の面２１０と摩擦係合し、回転防止装置１００の上部１０２が開口部２０４の面２１４摩擦係合することにより、内ネジ付き構成部材２０２に対する外ネジ付き構成部材２００の回転を阻止または防止するようになっている（たとえば、回転を阻止するためにロックされるようになっている）。

所望ならば、回転防止装置１００の上部１０２は、当該回転防止装置１００が一度用いられた（変形された）後、結合したまま留まるよう（すなわち、開口部２０４から落下および／または容易に取り除かれえないよう）十分変形するように構成されても良い。しかしながら、それに代えて、回転防止装置１００は、一または複数回の使用の後取り除くことができるように構成されても良い。

図２に示されているように、外ネジ付き構成部材２００の端部２０８は、外ネジ付き構成部材２００の端部２０８と回転防止装置１００との間の摩擦係合を容易にするための面取り部２１６を備えていることが好ましい。これに加えて、面取り部２１６により、上部１０２を、中心軸または長手方向の軸に対して半径方向外側に向かって移動および／または変形させることが容易となる。当業者にとって明らかなように、普通に入手可能な外ネジ付き構成部材（たとえば、弁棒延長部材、シャフト、ボルトなど）には、図２に示されている部分２１６の如き面取り部が設けられている。また、一般的に、外ネジ付き構成部材２００と回転防止装置１００との間の摩擦接触点が中心軸または長手方向の軸から外側に向かって移動するに従って、外ネジ付き構成部材２００と内ネジ付き構成部材２０２との間の相対的な回転を阻止または防止する回転防止装置１００の働きが向上していく。

図３および図４には、外ネジ付き構成部材３０２と内ネジ付き構成部材３０４との間の回転を阻止または防止するために用いられうる回転防止装置の他の例３００が示されている。図３および図４の例示的な実施形態では、外ネジ付き構成部材３０２は、凹部３０６を備えており、当該凹部は、内ネジ付き構成部材３０４の開口部３１０内に配置されているほぼ球形状の部材３０８に向かって押圧されるようになっている。したがって、図２に示されている実施形態と同様に、外ネジ付き構成部材３０２が内ネジ付き構成部材３０４に螺入されるに従って、凹部３０６の近傍の周辺部３１２は、中心軸または長手方向の軸から外側に向かって変形され、開口部３１０の面３１６と摩擦係合するようになっている。

本明細書記載の例示的な回転防止装置は、いかなる所望の製造方法に従ってたとえば一または複数の金属材料を用いて作られても良い。たとえば、回転防止装置は、普通に入手可能な平滑またはネジ付きの棒ストック、鋳物部材、焼結金属材料などから切り出された金属材料片を用いて作られても良い。一つの特に有用な材料は、＃３１６ステンレス鋼であり、このステンレス鋼は、アクチュエータロッド、弁棒などを作るのに一般的に用いられている。さらに、本明細書記載の例示的な回転防止装置と内ネジ付き／外ネジ付きの構成部材との間の摩擦係合を向上させるために、これらの部材（すなわち、回転防止装置およびネジ付き構成部材）に、同等の材料または同一の材料を用いて焼き付きを促進するようにしてもよい。この同様の材料からなる構成部材間の焼き付きによって、構成部材間の摩擦が著しく上昇し、これにより、ネジ付き構成部材間の回転を阻止または防止する回転防止装置の性能が著しく向上される。

本明細書記載の例示の回転防止装置は、ほぼ円柱形状であるものとして記載されているが、円柱形状以外の形状が用いられても良い。たとえばおおむね多角形状、非円形状の断面を有する形状などを用いても良い。いずれの場合であっても、回転防止装置の形状または幾何学形状は、当該回転防止装置が配置される開口部に対して相補的であることが好ましい。これにより、回転防止装置が、他の部材（たとえば、ネジ付きボルトの端部、球形状部材）と係合するとき、当該回転防止装置のうちの一部が開口部内の面と摩擦係合できるよう半径方向外側に十分押圧されるようになるからである。

本明細書記載の例示の回転防止装置は、広範囲に適用することができるものの、とくにシャフト、ロッドなどの如き外ネジ付き構成部材をたとえば他のシャフトまたはロッドの如き内ネジ付き構成部材にロックさせて回転を阻止するのに有用でありうる。さらに、ロック用のナットおよび他の公知のロック装置を作用させるためのツール等を必要とすることなく例示の回転防止装置を設置することが可能となる。さらに、公知の多くのロック機構（たとえば、ロック用のナット、ワッシャなど）とは異なり、一方のネジ付き構成部材を他方のネジ付き構成部材に対して比較的少しの角度だけ回転させることによって、本明細書に記載された例示の回転防止装置を、実質的な回転阻止状態または摩擦係合状態から解放しうる。したがって、本明細書記載の例示の回転防止装置は、外ネジ付き構成部材を他のネジ付き構成部材にロックさせて実質的に回転を阻止することができ、また、摩擦係合が効力を有する角度が比較的小さいため（たとえば、公知のロック用のナット、ロック用のワッシャなどの場合のような、高い摩擦および大きな回転角度を伴う移動を必要としないため）、容易にアンロックもしくは切り離すことができる。

本明細書においていくつかの装置が記載されているが、本発明の技術的範囲がこれらに限定されるわけではない。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲の範疇に文字通りにまたは均等論に従って正当に該当する全ての実施形態を網羅するものである。

外ネジ付き構成部材と内ネジ付き構成部材との間の回転を阻止または防止するために用いられうる回転防止装置の一例を示す平面図である。 図１Ａの回転防止装置の一例を示す側面図である。 図１Ａおよび図１Ｂの回転防止装置の一例を示す断面図である。 図１の回転防止装置の一例が、外ネジ付き構成部材と内ネジ付き構成部材との間の回転を阻止または防止するために用いられうる一つの方法を示す断面図である。 外ネジ付き構成部材と内ネジ付き構成部材との間の回転を阻止または防止するために用いられうる回転防止装置の他の一例を示す平面図である。 図３Ａの回転防止装置の一例を示す側面図である。 図３Ａおよび図３Ｂの回転防止装置の一例を示す断面図である。 図３の回転防止装置の一例が、外ネジ付き構成部材と内ネジ付き構成部材との間の回転を阻止または防止するために用いられうる一つの方法を示す断面図である。

Claims (20)

1. 内ネジ付き構成部材の開口部内に配置されるように構成されている第一の部材を備えており、
   前記第一の部材が、前記内ネジ付き構成部材の前記開口部内に配置される第二の部材を受け入れるように構成されている凹部を有している第一の端部を備えており、
   前記第一の部材の前記凹部が、前記第一の部材の前記第一の端部の周辺部を、前記内ネジ付き構成部材の前記開口部内の面に摩擦係合させるよう前記第二の部材を受け入れるように構成されてなる、回転防止装置。
2. 前記第一の部材がほぼ円柱形状である、請求項１記載の回転防止装置。
3. 前記第一の部材が、面取り部を有する第二の端部を備えてなる、請求項１記載の回転防止装置。
4. 前記第一の部材の前記凹部がほぼ円錐形状である、請求項１記載の回転防止装置。
5. 前記第二の部材が、前記内ネジ付き構成部材の前記開口部内の前記面と係合するように構成されている外ネジ付き構成部材である、請求項１記載の回転防止装置。
6. 前記第二の部材がシャフトおよびロッドのうちの一つである、請求項５記載の回転防止装置。
7. 前記シャフトおよびロッドのうちの一つが、アクチュエータに接続されるように構成されてなる、請求項６記載の回転防止装置。
8. 前記第二の部材がほぼ球形状であり、前記第一の部材が、前記内ネジ付き構成部材の前記開口部内のネジ付き面と係合するように構成されている外ネジ付き部を備えてなる、請求項１記載の回転防止装置。
9. 内ネジ付き構成部材内に配置されるように構成されているほぼ円柱形状の本体を備えており、
   前記ほぼ円柱形状の本体の端部が変形可能な部分を備えており、該変形可能な部分が、厚みの薄い壁部を備えていることに加え、内ネジ付き構成部材と摩擦係合するよう外ネジ付き構成部材により半径方向外側に押されるように構成されてなる、回転防止装置。
10. 前記ほぼ円柱形状の本体の他の端部が面取り部を備えてなる、請求項９記載の装置。
11. 前記変形可能な部分が、前記外ネジ付き構成部材の端部を受け入れるように構成されている凹部を備えてなる、請求項９記載の装置。
12. 前記凹部がほぼ円錐形状である、請求項１１記載の装置。
13. 前記変形可能な部分が、前記外ネジ付き構成部材により半径方向外側に押された後、永久変形するように構成されてなる、請求項９記載の装置。
14. 前記ほぼ円柱形状の本体が金属製材料から構成されてなる、請求項９記載の装置。
15. 前記内ネジ付き構成部材および前記外ネジ付き構成部材の各々が、シャフトおよびロッドのうちの一つである、請求項９記載の装置。
16. 内ネジ付き構成部材内に配置されるように構成されているとともに、外ネジ付き構成部材を受け入れるように構成されている凹部が形成されている端部を有している細長い金属製の本体を備えており、
    前記金属製の本体の前記端部は、前記内ネジ付き構成部材に対する前記外ネジ付き構成部材の回転を阻止するために、前記外ネジ付き構成部材が前記凹部のうちの少なくとも一部に対して押圧されるとき前記内ネジ付き構成部材内の面を摩擦係合させるように構成されてなる、回転防止装置。
17. 前記凹部がほぼ円錐形状である、請求項１６記載の回転防止装置。
18. 前記外ネジ付き構成部材が押される前記凹部のうちの少なくとも一部が、前記細長い金属製の本体の円周部分の最近傍にある、請求項１６記載の回転防止装置。
19. 前記細長い金属製の本体がほぼ円柱形状である、請求項１６記載の回転防止装置。
20. 前記内ネジ付き構成部材および前記外ネジ付き構成部材の各々が、シャフトおよびロッドのうちの一つである、請求項１６記載の回転防止装置。

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