JP5086276B2 - アクチュエータケースに用いられるスペーサ - Google Patents

Description

本発明は、一般的にアクチュエータに関するものであり、さらに詳細にはアクチュエータケースに用いられるスペーサに関するものである。

プロセス制御システムにおいては、デバイス流体用の弁や他のプロセス制御デバイスを駆動するために空気式アクチュエータが用いられることが多い。通常、空気式アクチュエータは、上側ケース半分と下側ケース半分とを備えており、これらの間にダイヤフラムが狭持されている。通常、アクチュエータシャフトまたはアクチュエータロッドがダイヤフラムに結合されており、ダイヤフラムが移動するとアクチュエータロッドがそれに対応して移動する。そして、アクチュエータロッドが例えば流体用の弁に結合されている場合、アクチュエータロッドを移動させることにより、弁内の流体流量制御部材（例えば、弁体）の位置、ひいては弁を通る流体を制御することが可能となる。

これらのダイヤフラムおよびアクチュエータロッドは、バネケース内の一または複数のバネにより既知の方向に付勢されている。そして、ケース半分のいずれかのポートを介してダイヤフラムの一方の面に加圧空気が加えられるようになっており、バネにより加えられている力に抗してダイヤフラムおよびアクチュエータロッドを移動させる。したがって、アクチュエータへの単一の圧力信号を介してダイヤフラムおよびアクチュエータロッドの位置を双方向に移動すること、および調整すること（例えば、開閉制御、調整制御など）を可能とする反発力が、バネにより提供される。

通常、空気式アクチュエータのバネケースは、プレス加工、鍛造または鋳造された金属からなる上側ケース半分と下側ケース半分とを備えている。通常、これらのケース半分の各々は、バネケースの組立による付勢（すなわち、部分的に圧縮された）状態で所定の高さとなったバネを収容できる程度の奥行きまたは高さの内部空洞を有している。したがって、ある用途を満足させるためにより大きく、かつ、より強力なバネが必要とされる場合、必要とされるバネの長さは長くなる傾向があり、これにより、ケース半分内の内部空洞の奥行きおよび高さが増大することが必要となる。しかしながら、ケース半分内の内部空洞の奥行きまたは高さを単に増大させることは問題となる場合がある。例えば、ケース半分の製作にプレス加工、鍛造プロセスまたは鋳造プロセスが用いられる場合、ケース半分の奥行きは現実的な制限なしに増大されることはありえない。具体的にいえば、ケースの所望の奥行きが増大すると、ケース製造コストが高くなり、採算がとれなくなる場合がある。これに代えてまたはこれに加えて、ケースの奥行きがある値を超えると、ケース半分の製作にプレス加工、鍛造加工、または鋳造加工を用いることができなくなる場合がある。例えば、ある奥行きまたは高さを超えると、ケース半分の製作に用いられるツールからケース半分を簡単に取り除くことができなくなる場合がある。換言すれば、このツールは、ケース半分がツールに詰まると、動かなくなる。

１つの例示の実施形態では、アクチュエータケースに用いられるスペーサは、リング形状部材を備えており、このリング形状部材は、中央開口部を形成することに加えて、アクチュエータケースの一部を形成するよう構成されているとともに、第１ケース部分と第２ケース部分とがリング形状部材に結合されたとき第１アクチュエータケース部分と第２アクチュエータケース部分を前もって決められた距離だけ離隔するように構成さている。このリング形状部材は、第１ケース部分と係合するように構成されているとともに中央開口部を取り囲む第１面と、第２ケース部分と係合するように構成されているとともに中央開口部を取り囲む第２面とを有している。これらの第１面および第２面の各々は、第１アクチュエータケース部分と第２アクチュエータケース部分とをリング形状部材に取り付けるために、ネジ山が形成された締結部材を受け入れるように構成されている複数の開口部を有している。

他の例示の実施形態では、アクチュエータケースに用いられるスペーサは、第１端部と、第２端部と、これらの第１端部と第２端部との間に延びる細長い通路とを有した円筒状部分を備えている。さらに、このスペーサは、第１端部に隣接する第１フランジと、第２端部に隣接する第２フランジとを有している。第１フランジはネジ山が形成された複数の開口部を有しており、これらの開口部の各々は、第２フランジ内の対応する開口部に対向するように構成されている。

また、他の例示の実施形態では、アクチュエータケースは、第１ケース部分と、第２ケース部分と、これらの第１ケース部分と第２ケース部分と間に結合されるスペーサとを備えている。このスペーサは、第１ケース部分と第２ケース部分とを貫通する締結部材を受け入れるように構成されたネジ山が形成された複数の開口部を有している。

本明細書に記載の例示のスペーサをアクチュエータケースに用いると、公知になっているバネ付勢されたアクチュエータ（例えば、バネ復帰空気式アクチュエータ）に通常用いられるバネと比較してより長く、より強力なバネを収容する奥行きまたは高さを有する内部空洞または内部チャンバを備えたバネケースなどを高い費用効率で製造することを可能とするという利点がある。

一般的に、本明細書に記載の例示のスペーサは、金属またはプラスチックから実質的になり、ネジロッド、ボルトおよび／または雌ネジが形成された部材もしくは挿入部材の如きネジ山が形成された締結部材を受け入れるように構成された開口部を有する一または複数の円筒状および／またはリング形状の部材を備えている。また、一般的に、これらの開口部は、第１（例えば、上側）アクチュエータケース部分および第２（例えば、下側）アクチュエータケース部分の対応する穴または開口部と一直線上に並ぶように設けられている。これにより、スペーサを第１ケース部分と第２ケース部分との間に配置することができ、第１ケース部分、第２ケース部分、およびスペーサの開口部を、一直線上に並ぶように配置することができ、ネジ山が形成された締結部材にあっては、開口部内において用いられ、ケース部分をスペーサへ結合することができ、公知になっているプレス成形、鍛造プロセス、または鋳造プロセスにより形成される公知の上側ケースおよび下側ケースのみ用いる他の方法で達成できる高さまたは奥行きよりも大きな高さまたは奥行きを有する内部空洞を備えたバネケースを形成することができる。

リング形状または筒状の本体または部材が実質的に金属からなっている場合には、それらの内部のネジ山が形成された開口部は、金属製のリング形状の本体または部材から直接形成されてもよい。ただし、リング形状または筒状の本体または部材が実質的にプラスチックからなっている場合には、それらの内部のネジ山が形成された開口部は、プラスチック製の本体とともに挿入成型（一緒に成形）される、または、プラスチックの本体が成形されたもしくは他の方法で形成されたあとで、プラスチック製の本体の開口部の中にネジ山が形成された金属製の挿入部材を挿入して形成してもよい。

アクチュエータケース内に用いられるバネの自由長（すなわち、圧縮される前の長さ）は、組み立てられたアクチュエータバネケースの内部空洞の奥行きまたは高さよりも著しく大きくなっている場合がある。したがって、アクチュエータケースの安全な組立および分解が可能となるようにバネケースを構成することが望ましい（例えば、アクチュエータケースの現場での点検が望まれる場合）。したがって、本明細書に記載のスペーサは、バネケース部分およびスペーサを近くに引き寄せてアクチュエータケースを組み立てたときに自由長から事前負荷条件に至るまでゆっくりとバネを圧縮することができるようにバネケースを組み立てることを可能とするように構成されている。同様に、本明細書に記載のスペーサは、バネを実質的に圧縮されていない状態へとだんだんと圧力を減らすまたは負荷を逃がしていくことができるようにバネケースを分解したあとにアクチュエータケース部分が分離可能な状態になる（例えば、現場での点検のために）ことを可能とするように構成されている。換言すれば、本明細書に記載のスペーサは、一または複数のバネが圧縮された状態のままで、ケース部分が突然分離されることによりバネのエネルギが突然解き放たれないよう安全にアクチュエータバネケースを組立および分解することを可能とするように構成されている。

ここで、図１を参照すると、例示のスペーサ１０２を組み入れた例示のアクチュエータ１００の断面図が示されている。一般的に、例示のアクチュエータ１００は、ロータリー弁などに用いられるように構成されている気圧駆動式バネ復帰アクチュエータである。しかしながら、いうまでもなく、例示のスペーサ１０２は、他のタイプの用途に用いるように構成された他のタイプのアクチュエータに用いられてもよい。例えば、以上に代えて、例示のスペーサ１０２がスライディングステム弁に用いられるように構成されたアクチュエータに用いられてもよい。

図１に示されているように、例示のアクチュエータ１００は、ハウジングつまりバネケース１０４を備えており、このバネケースは、第１バネケースつまり上側バネケース１０６と、第２バネケースつまり下側バネケース１０８とを有している。これらのケース１０６、１０８は、締結部材１１０、１１２、１１４、１１６、１１８、１２０によってスペーサ１０２と結合または接合されている。図１の実施例では、締結部材１１０、１１２が、それぞれ対応するネジ山が形成されたボルトおよびナットであり、このボルト１１０の長さは、ケース１０４が完全に組み立てたときボルトがナット１１２からわずかしか出ないように選択されている。それとは対照的に、締結部材１１４は、ナット１１６、１１８、１２０によりケース１０４に固定されるネジロッドとして示されている。以下にさらに詳細に記載されるように、ネジロッド１１４の長さは、バネのエネルギが突然解放されるのを防ぐようアクチュエータ１００を組立および分解することができるように選択される。図１の実施例では、ケース１０４が完全に組み立てられると、金型によりネジ山が形成されたロッド１１４の相当の部分がナット１２０から突出するようになっている。

例示のアクチュエータ１００は、第１バネプレートつまり上側バネプレート１２２と、第２バネプレートつまり下側バネプレート１２４とを有しており、これらの間に、バネ１２６が狭持されている。ダイヤフラム１２８は、上側バネプレート１２２に隣接して設けられているとともに、上側ケース１０６とスペーサ１０２との間にシール状態を形成するように狭持されている。アクチュエータ軸つまりアクチュエータロッド１３０が上側バネプレート１２２とダイヤフラム１２８とに結合されており、ダイヤフラム１２８およびバネプレート１２２の移動によりアクチュエータロッド１３０の対応する移動が引き起こされる。図１の実施例では、バネ１２６は、アクチュエータ１００が組み立てられたときには、部分的に圧縮されているかまたは予圧がかかっているので、バネ１２６は、バネプレート１２２およびダイヤフラム１２８をケース１０６の方向に付勢し、または押し、アクチュエータロッド１３０をケース１０４に引き入れる機能を有している。

チャンバ１３４内の圧力を上昇させてダイヤフラム１２８、バネプレート１２２およびアクチュエータロッド１３０をバネ１２６の力に対抗して（すなわち、バネ１２６をさらに圧縮して、）、上側ケース１０６とは反対側に向かって移動させるために、圧力信号（例えば、加圧空気）をポート１３２に付加することができる。アクチュエータロッド１３０が下方に向かってまたはケース１０６とは反対側に向かって延びるにつれ、ロッド１３０はリンク１３８を介して弁シャフト１３６を回転させるようになっている。

例示のスペーサ１０２をさらに詳細に参照すると、図１には、例示のスペーサ１０２は、バネ１２６を収容するための所望の高さまたは奥行きを提供するために複数のリング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６が積み重ねられたものとして示されている。リング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６のうちの一または複数は、例えば容易に入手可能な金属製のプレートから製作されていてもよい。具体的にいえば、ケース１０６、１０８を前もって決められた距離だけ離隔するために所望の全高を有したスペーサを形成するにあたって、容易に入手可能な厚みを有した金属製のプレートが用いられてもよい。例えば、スペーサ１０２の全高または合計の高さが４．５インチとなるように、リング形状部材１４０および１４２が２インチの厚みの金属製のプレートを用いて形成され、また、リング形状部材１４４、１４６が４分の１インチの厚みの金属製のプレートを用いて形成されてもよい。しかしながら、任意の所望の厚さのスペーサ１０２を形成するにあたって、これ以外の所望の材料厚を有する、より多くの数のまたはより少い数のリング形状部材を用いてもよい。例えば、所望の高さを有した単一のリング形状部材をリング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６と交換してもよい。これに代えて、部材１４０、１４２、１４４、１４６のうちの一もしくは複数を削除してもよいし、および／または、部材１４０、１４２、１４４、１４６のうちの一もしくは複数の厚みもしくは高さを大きくもしくは小さくしてもよい。

リング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６の各々は、締結部材１１０、１１４を受け入れるように構成された複数の開口部を有している。これらの開口部は、リング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６の円周方向に間隔をおいて設けられている。加えて、図１に示されているように、リング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６の各々の開口部は、締結部材１１０、１１４がリング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６を通り抜けできるように、他のリング形状部材１４０、１４２、１４４、１４６の開口部と同軸上かつ一直線上に並ぶように設けられている。図１には、ケース１０６、１０８をスペーサ１０２に接合するために１つのボルト（すなわち、ボルト１１０）と１つのネジロッド（すなわち、ロッド１１４）としか示されていないが、複数のネジロッドおよびネジ山が切られたボルトが用いられてもよい。

アクチュエータ１００を組み立てるため、ナット１１６および１１８は、ネジロッド１１４の一方の端部において相互に反対方向に締められるかロックされるようになっている。さらに一または複数の数のネジロッド（図示せず）が、同様に相互に反対方向に締められるナットが設けられている。これらのネジロッド（例えば、ロッド１１４）は、バネ１２６が自由な状態または圧縮されていない状態にあるとき、ロッドにケース１０６、１０８およびスペーサ１０２を貫通できる程度の長さを有している。ナット（例えば、ナット１２０）は、ロッド（例えば、ロッド１１４）の端部（例えば、端部１４８）に螺合され、次いで、各ナットが、だんだんと締め付けられ、ゆっくりとバネ１２６を圧縮していき、ケース１０６、１０８およびスペーサ１０２を安全に引き寄せるようになっている。バネ１２６を圧縮してケース１０４を組み立てるにあたって、初期段階において３または４の数のこのようなロッド（例えば、ロッド１１４）が用いられてもよい。しかしながら、これに代えて、これより多い数のまたはこれより少ない数のネジロッドが用いられてもよい。あるいは、ネジロッド（例えば、ロッド１１４）および相互に反対方向に締められるナット（例えば、ナット１１６、１１８）が、それに代えて、適切な長さを有するボルトであってもよい。しかしながら、延長した長さのボルトは、ネジロッドと比較して、取得が困難であったりまたはコストが高すぎたりする場合がある。いずれの場合であっても、いったんネジロッド（例えば、ネジロッド１１４）を用いてケース１０６、１０８およびスペーサ１０２が初期段階において組み立てられたならば、そのあと比較的短いボルト（例えば、ボルト１１０）をケース１０４の組立を完成させるために用いてもよい。例えば、ケース１０６、１０６をスペーサ１０２に固定するためにネジロッドに加えて４または５の数のこのようなボルトが用いられてもよい。

ケース１０４の分解については、まず比較的短いボルト（例えば、ボルト１１０）を取り除き、次にネジロッド（例えば、ロッド１１４）をそれぞれ対応するナット（例えば、ナット１２０）に徐々にバネ１２６の圧縮または予圧を解き放つように同期させながら緩め、ゆっくりと取り除くことで安全に遂行することができる。いったんナット（例えば、ナット１２０）がそれぞれ対応するロッド（例えば、ロッド１１４）の端部（例えば、端部１４８）に達すると、バネ１２６は実質的に圧縮されていない状態に置かれ、ロッドおよびケース１０６をアクチュエータ１００から取り除くことができ、例えばアクチュエータを点検・修理（例えば、ダイヤフラム１２８を交換）することができるようになる。

例示のアクチュエータ１００がケース１０４の安全な組立および分解（現場で）を可能なものとするが、図１に示されている構成には複数の比較的長いネジロッドが用いられる。したがって、ケース１０４が完全に組み立てられた状態にあるときには、ネジロッドの比較的長い部分がケース１０４から突出していることになる。例えば、図１に示されているように、ロッド１１４の端部とナット１２０との間の距離は比較的長い。このような突出部は、見苦しかったり、破損（例えば、屈曲）され取外し不能になりやすかったり、および／または、人の衣類、皮膚などを妨げたりもしくは破損させたりする。

図２Ａおよび図２Ｂには、アクチュエータケースに用いられうる他の例示のスペーサ２００が示されている。この例示のスペーサ２００は、例えば比較的長いネジロッド（例えば、ロッド１１４）を用いる必要性を排除するために、図１の例示のスペーサ１０２に代えて用いてもよい。さらに詳細にいえば、例示のスペーサ２００は、複数の少なくとも部分的にネジ山が形成された開口部２０４、２０６、２０８、２１０、２１２、２１４、２１６、２１８を有する単一体のまたは一体となったリング形状部材である。例示のスペーサ２００がスペーサ１０２に代えて例示のアクチュエータ１００（図１）に用いられるようなサイズおよび構成を有している場合、開口部２０４〜２１８に部分的にネジ山を形成することにより、ケース１０６、１０８をスペーサ２００に固定するにあたって、ネジ山が形成された比較的短い（すなわち、図１のネジロッド１１４よりも短い）締結部材を用いることが可能となる。例えば、以下でさらに詳細に記載されているように、ケース１０４を組み立てるにあたって、ネジ山が形成された比較的短い締結部材（例えば、図１のボルト１１０）しか用いないようにしてもよい。

例示のリング形状つまり円筒状のスペーサ２００をさらに詳細に参照すると、部分的にネジ山が形成された開口部２０４〜２１８は、スペーサ２００によって形成される中央開口部つまり細長い通路２２０の周辺に円周方向に間隔をおいて設けられている。さらに詳細には、図２Ａおよび図２Ｂの実施例では、開口部２０４〜２１８は、第１円周面２２２および第２円周面２２４に沿って等間隔に設けられている。しかしながら、これに代えて、個々の用途における必要性に合わせるために、いかなる所望の方法で間隔をおいて並べられた（例えば、不均等な間隔で）図２Ａおよび図２Ｂに示されている数よりも多くの数のまたは少ない数の開口部が用いられてもよい。

開口部２０４〜２１８には部分的にネジ山が形成されているため、開口部２０４〜２１８の第１円周面２２２または第２円周面２２４の近傍または隣接する部分にネジ山を形成し、その他の部分にはネジ山を形成しないようにすることで、ネジ山が形成された締結部材（例えば、ボルト、ネジロッドなど）に対して通路またはクリアランスを供与する。図２Ａおよび図２Ｂの実施例に示されているように、開口部２０４〜２１８は、第１円周面２２２に隣接する部分にネジ山が形成されている開口部と、第２円周面２２４に隣接している部分にネジ山が形成されている開口部と、が隣接するよう交互に配置されている。さらに詳細には、開口部２０６、２１０、２１４、２１８は、第１円周面２２２に隣接する部分にはネジ山が形成されており、その他の部分にはネジ山が形成されていない。その他の開口部の開口部２０４、２０８、２１２、２１６は、第２円周面２２４に隣接した部分にネジ山が形成さており、その他の部分にはネジ山が形成されていない。例えば、図２Ａから明確に分かるように、開口部２１０は、第１円周面２２２に隣接するネジ山が形成された部分２２６と、第２円周面２２４に隣接するネジ山が形成されていない部分２２８を有している。それとは反対に、開口部２０４は、第２円周面２２４に隣接するネジ山が形成された部分２３０と、第１円周面２２２に隣接するネジ山が形成されてない部分２３２を有している。図２Ａおよび図２Ｂには開口部２０４〜２１８が、部分的にネジ山が形成されているように示されているが、これに代えて、これらの開口部２０４〜２１８の全体にネジ山が形成されていてもよい（すなわち、開口部２０４〜２１８のネジ山が形成されていない部分を除去すること）。これに代えて、開口部２０４〜２１８のうちの一または複数にはネジ山を全体的に形成するようにし、その他の開口部にはネジ山を部分的に形成するようにしてもよい。

例示の複数部材からなるスペーサ１０２に代えて一体となったまたは単一体のスペーサ２００を用いて例示のアクチュエータ１００を組み立てるには、第１円周面２２２および第２円周面２２４のうちの一方を下側ケース１０８上に配置する。そして、ネジ山が形成されたボルト（例えば、ネジ山が形成されたボルト１１０）を、下側ケース１０８に接している円周面２２２および２２４のうちの一方に隣接したネジ山が形成された部分を有する開口部に螺合する。例えば、第１円周面２２２が下側ケース１０８と接する場合、ネジ山が形成されたボルトを、スペーサ２００が下側ケース１０８としっかりと係合されるまで、開口部２０６、２１０、２１４、２１８に螺合する。アクチュエータ１００のバネ１２６および他の構成部材は、下側ケース１０８の中に組み立てられ、また、上側ケース１０６、ダイヤフラム１２８および上側バネプレート１２２は、バネ１２６上に載置される。さらに、ネジ山が形成されたボルト（例えば、ネジ山が形成されたボルト１１０）を上側ケース１０６内のクリアランス用の穴（図示せず）に通し、上側ケース１０６に面する円周面２２２および２２４の１つに隣接してネジ山が形成された部分を有する開口部２０４〜２１８の１つの中に挿入する。第１円周面２２２が下側ケース１０８に接している上記の実施例の説明を続けると、ネジ山が形成されたボルトは、上側ケース１０６を通り、開口部２０４、２０８、２１２、２１６の中へ挿入する。そして、開口部２０４、２０８、２１２、２１６と係合するネジ山が形成されたボルトを、（例えば、交互に）締めて、上側ケース１０６、ダイヤフラム１２８およびバネプレート１２２を下側ケース１０８に向けてゆっくりとかつ均等に引き寄せることにより、バネ１２６を安全に圧縮してゆき、上側ケース１０６をスペーサ２００に固定する。これに加えて、図示されていないが、ナット（例えば、ナット１１２）に対してさらなるナットを相互に反対方向に向けて締めてもよい（すなわち、ロックナットとして機能させるため）。

例示のスペーサ２００を組み入れた例示のアクチュエータ１００の分解は、安全に遂行することができる。具体的にいえば、開口部２０４、２０８、２１２、２１６の中へ上側ケース１０６を通って延びるネジ山が形成されたボルトをゆっくりと（例えば、交互に）緩めていくことによって、上側ケース１０６をスペーサ２００から分離することが可能となるとともに、バネ１２６を減圧することが可能となる。開口部２０４、２０８、２１２、２１６に用いられるネジ山が形成されたボルトは十分な長さを有しており、そのネジ山が開口部２０４、２０８、２１２、２１６のネジ山と係合しなくなったときには、バネ１２６が実質的にまたは完全に減圧された状態になる。したがって、バネのエネルギが急にかつ潜在的に危険な方法で解き放たれるという危険性なく、上側ケース１０６を（例えば、現場において）取り除くことができるようになる。

先の記載から分かるように、例示のスペーサ２００は、上側ケース１０６および下側ケース１０８に対してより近い締結部材による係合（例えば、螺合）を実現することができるため、例示のスペーサ１０２を用いるときに必要とされる比較的長いネジ山が形成されたロッドまたはボルト（例えば、ネジロッド１１４）を必ずしも必要としない。このように、例示のスペーサ２００を用いることにより、ネジ山が形成された比較的短いボルト（例えば、ネジ山が形成されたボルト１１０）を用いて例示のアクチュエータ１００を安全に組立および分解することが可能となる。また、このような比較的短いネジ山が形成されたボルトを用いることにより、図１に示されているネジロッドに付随する比較的長い突出部を排除することも可能となるため、障害となること、屈曲されること、および／または、このような長い突出部に付随する他の問題を削減または排除することが可能となる。

図３Ａおよび図３Ｂには、図１の例示のスペーサ１０２に代えて用いられうる他の例示のスペーサ３００が示されている。一般的に、例示のスペーサ３００は、細長い通路つまり中央開口部３０２を有しているリング形状の部材またはリング形状の本体である。先に示された例示のスペーサ１０２、２００と同様に、例示のスペーサ３００は、第１ケース１０６および第２ケース１０８がスペーサ３００に結合された状態にあるとき、ケース１０６および１０８を前もって決められた距離だけ離隔するように構成されている。例示のスペーサ３００は、円筒状部分３０３と、開口部３０２に向かって内側に突出している第１フランジ３０４と、開口部３０２の方に向かって内側に突出している第２フランジ３０６とを備えている。第１フランジ３０４は、上側ケース１０６または下側ケース１０８と係合するように構成されているとともに、中央開口部３０２を取り囲むように構成された第１円周面３０８を有している。同様に、第２フランジ３０６は、上側ケース１０６または下側ケース１０８と係合するように構成されているとともに、中央開口部３０２を取り囲むように構成されている他の円周面３１０を有している。第１円周面３０８は、ネジ山が形成された締結部材（例えば、ネジ山が形成されたボルト）を受け入れるように構成されたネジ山が形成された複数の開口部３１２、３１４、３１６、３１８、３２０、３２２、３２４、３２６と、ネジ山が形成されていない複数の開口部つまりクリアランス用の穴３２８、３３０、３３２、３３４、３３６、３３８、３４０、３４２とを有している。したがって、開口部３１２〜３４２は、フランジ３０４の円周面３０８にネジ山が形成されたまたはネジ山が形成されてない開口部が交互に設けられた配置になっている。第２フランジ３０６および第２円周面３１０は、ネジ山が形成された開口部およびネジ山が形成されていない開口部が先と同様なパターンに従って設けられた配置つまり交互に設けられた配置となっている。しかしながら、第２フランジ３０６に設けられた開口部は、開口部３１２〜３４２に対してずれており、第１フランジ３０４の第１円周面３０８のネジ山が形成された開口部３１２〜３２６の各々は、第２フランジ３０６および第２円周面３１０のネジ山が形成されていない開口部に対して対向する、つまり同軸上に並ぶように配置されている。同様に、第１フランジ３０４および第１円周面３０８のネジ山が形成されていない開口部３２８〜３４２の各々は、第２フランジ３０６の第２円周面３１０のネジ山が形成された開口部に対して対向する、つまり同軸上に並ぶように配置されている。例えば、図３Ａに示されているように、第１フランジ３０４および第１円周面３０８のネジ山が形成された開口部３１８は、ネジ山が形成されてない開口部に対して対向する、つまり同軸上に並ぶように配置されており、ネジ山が形成されてない開口部３４４は、第２フランジの第２円周面３１０のネジ山が形成された開口部３４６に対して対向する、つまり同軸上に並ぶようになっている。

図４には、図３Ａおよび図３Ｂの例示のスペーサ３００を組み入れた例示のアクチュエータ４００が示されている。一般的に、例示のアクチュエータ４００は、図１の例示のアクチュエータ１００と同等であり、図２Ａおよび図２Ｂの例示のスペーサ２００に関して先に記載されたのと同様の方法で組立および分解されるようになっている。

先に記載された例示のスペーサ１０２、２００、３００は、アクチュエータケースの一部分（例えば、バネケース）を形成しており、上側ケースおよび下側ケースをスペーサに取り付ける締結部材（例えば、ネジ山が形成されたボルト１１０）を実質的に包み込むまたは隠すように構成されている。しかしながら、図１の例示のスペーサ１０２を用いると、ネジロッド１１４のうちの少なくとも一部がケース１０４から露出または突出することになる。いずれの場合であっても、アクチュエータケースの組立に用いられる締結部材を実質的に包み込むまたは隠すようにする（例えば、周囲環境からまたはアクチュエータケースの外から）ことは一部の用途において有利となることがある。例えば、製薬用途、食品加工用途などにおいては、アクチュエータハウジングは、苛性のまたは腐食性の洗剤を含む洗浄にさらされる場合がある。このような洗剤は、アクチュエータケースの組立に用いられるネジ山が形成された締結部材を永久的に損傷（例えば、ネジ山を腐食）することで、アクチュエータの点検・修理を害するまたは阻止する場合がある。これに加えて、ネジ山が形成された締結部材を包み込むまたは隠すようにすることは、締結部材のうちの一または複数が機械的に損傷（例えば、屈曲）することによって、ケースから取外し不能となるという可能性を最小限に抑え、または除去する役目も果たす。さらに、締結部材を実質的に包み込むまたは隠すようにすることは、アクチュエータの美観が向上することになる。

例示のスペーサ１０２、２００、３００の全てがアクチュエータケースをスペーサに取り付ける締結部材を実質的に包み込むまたは隠すようになっているが、例示のスペーサ２００、３００は、全てのケース締結部材に対して比較的短いネジ山が形成されたボルトを用いることを可能とする（すなわち、比較的長いネジロッドを用いることを必要としない）。したがって、例示のスペーサ２００、３００を用いると、ネジ山が形成された締結部材の端部がケースから突出する程度が著しく減少することになる。実施例によっては、ネジ山が形成された締結部材は、それらの端部が同一平面上に並べられるかまたは凹んでいるのでケースから突出しないようなサイズに形成されている場合もある。

図５Ａおよび図５Ｂには、図１に示されているスペーサ１０２に代えて用いることができる他の例示のスペーサ５００が示されている。例示のスペーサ５００は、おおむねリング形状を有し、ケース１０６、１０８に取り付けられた状態にあるときアクチュエータケース１０４の一部を形成する円筒状部分５０２を備えている。また、例示のスペーサ５００は、中央開口部つまり細長い通路５０８から外側にまたは離れる方向に突出する第１フランジ５０４と第２フランジ５０６とを備えている。そして、スペーサ５００は、第１フランジ５０４の第１端部５１２における第１円周面５１０から第２フランジ５０６の第２端部５１６における第２円周面５１４まで延びている。第２フランジ５０６は、ネジ山が形成された複数の開口部５１８、５２０、５２２、５２４、５２６、５２８、５３０、５３２と、これらと交互の関係にあるネジ山が形成されてない開口部つまりクリアランス用の穴５３４、５３６、５３８、５４０、５４２、５４４、５４６、５４８とを有している。したがって、開口部５１８〜５４８は、開口部つまり通路５０８を中心としてフランジ５０６上に円周方向に沿って間隔を置いて設けられている。図５Ｂに示されているように、開口部５１８〜５４８は等間隔に並べられている。しかしながら、これに代えて、より多い数のまたはより少ない数の開口部をさまざまな様式で間隔をおいて配置してもよい。また、例示のスペーサ２００と同様に、第１フランジ５０４は、開口部５１８〜５４８に対してずれており、ネジ山が形成されている開口部とネジ山が形成されてない開口部を交互に複数並べられている。そのため、フランジ５０６の円周面５１４のネジ山が形成された開口部５１８〜５３２の各々は、フランジ５０４の円周面５１０のネジ山が形成されてない開口部に対して対向している、つまり同軸上に並んでいる。同様に、ネジ山が形成されてない開口部５３４〜５４８の各々は、フランジ５０４の円周面５１０のネジ山が形成された開口部に対向しており、同軸上に並んでいる。例えば、図５Ａに示されているように、ネジ山が形成された開口部５２２は、フランジ５０４の円周面５１０のネジ山が形成された開口部５５０に対して同軸上に配置されており、ネジ山が形成されてない開口部５４８は、フランジ５０４の円周面５１０のネジ山が形成された開口部５５２に対向して同軸上に配置されている。

例示のスペーサ１０２、２００、３００とは逆に、例示のスペーサ５００は、外側に突出するフランジ５０４、５０６を有している。そのため、ケース１０６、１０８をスペーサ５００に取り付けるネジ山が形成された締結部材は、実質的に露出している（アクチュエータケース１０４の外側の環境に向けて）。締結部材をこのように露出させることにより、締結部材が破損したり、脆弱化したり（例えば、腐食により）、または他の原因により置換をした場合には、締結部材を現場で容易に置換することができる。

上述の例示のスペーサ１０２、２００、３００、５００は、機械加工プロセス、鋳造プロセスおよび／または鍛造プロセスを用いて、ほぼ金属から構成されてもよい。例示のスペーサ３００、５００の場合、フランジ３０４、３０６、５０４、５０６を例えば金属板から別個に製作し、１つのパイプなどの円筒状構造体に、例えば、溶接によって取り付けることにより、実質的に単一体のまたは一体のリング形状構造体を形成してもよい。これに代えて、例示のスペーサ３００、５００が、鋳造プロセスまたは鍛造プロセスを用いて部分的に形成され、機械加工により最終形態に形成されてもよいし、または、中実の金属製ブロックの機械加工により形成されてもよく、かかる方法によればフランジを別々に作製して取り付ける必要性を排除することができる。換言すれば、フランジを最終形態のスペーサと一体的に形成し、フランジを別個に作製することに付随するさらなる製作および処理の必要性をなくすようにしてもよい。これに加えて、例示のスペーサ１０２、２００、３００、５００内に用いられるネジ山が形成された開口部は、ネジ山を切ったものであってもよいし、ヘリコイル挿入部材のようなネジ山が形成された挿入部材を挿入したものであってもよいし、または、内側ネジ山を形成するその他のプロセスおよび／または装置を用いて実現したものであってもよい。

図６Ａおよび図６Ｂには、図１の例示のスペーサ１０２に代えて用いることができる他の例示のスペーサ６００が示されている。上述の例示のスペーサ１０２、２００、３００、５００とは対照的に、例示のスペーサ６００は、実質的にプラスチックから形成されており（例えば、射出成形プロセスによる）、ネジ山が形成された金属製の挿入部材を用いることで、ケース１０６、１０８をスペーサ６００に取り付けるためのネジ山が形成された締結部材に対応する雌ネジが形成された開口部を構成している。図６Ａおよび図６Ｂをさらに詳細に参照すると、例示のスペーサ６００は、リング形状または円筒状の部材または本体６０２を備えており、この部材は、例示のアクチュエータ１００を意図した用途において用いるのに適したプラスチック材料（例えば、熱可塑性素材）から形成されている。リング形状の部材つまり本体６０２にあっては、中央開口部つまり長細い通路の６０４が形成されており、内側に（すなわち、開口部６０４の方向に向かって内側に）突出しているフランジ６０６を備えている。フランジ６０６は円周面６０８を有しており、この円周面６０８は、スペーサ６００がケース１０６、１０８に結合された状態のとき、ダイヤフラム１２８と係合してシール状態を形成する。例示のスペーサ１０２、２００、３００、５００とは対照的に、例示のスペーサ６００は、射出成形プロセスによるスペーサ６００の製作ができるように、単一のフランジ状構造（すなわち、フランジ６０６）しか備えていない。具体的にいえば、スペーサ６００の一方の端部のフランジ状構造を排除することにより、射出成形ツール用の構成部をスペーサ６００から取り除くことが可能となる。

また、例示のスペーサ６００は、複数の円筒状の突出部６１０を備えている。突出部は、開口部を中心として円周方向に沿って間隔をおいて設けられているとともに、開口部６０４の方向に向かって内側に突出している。突出部６１０は、それぞれ対応する複数のネジ山が形成された金属製の挿入部材（これらのうちの二つが参照数字６１２および６１４で示されている）を受け入れるための貫通孔または貫通通路を有している。好ましくは（ただし必須というわけではない）、ネジ山が形成された金属製の挿入部材６１２、６１４は、本体６０２が製作された（例えば、成型された）あと、突出部６１０の孔または通路の中に取り出し可能に挿入されるようになっている。このように、スペーサ６００を修理するために必要ならば、ネジ山が形成された金属製の挿入部材６１２、６１４のうちの一または複数を交換することができる。加えて、本体６０２および挿入部材６１２、６１４は、ケース１０４内に取り付けられた状態のとき、スペーサ６００が受ける圧縮力の相当な部分が金属製の挿入部材６１２、６１４を介して伝達されるようなサイズに形成されている。したがって、プラスチック製の本体６０２により受けられる圧縮力は、スペーサ６００に対する変形または損傷を著しく削減されることになる。

図７Ａおよび図７Ｂに示されている例示のネジ山が形成された金属製の挿入部材７００は、ネジ山が形成された挿入部材６１２、６１４を実現するために用いてもよい。例示のネジ山が形成された金属製の挿入部材７００は、内部にクリアランス用の通路７０４を有する六角状部分７０２と、雌ネジが形成された部分７０８を有する円筒状部分７０６とを備えている。ネジ山が形成された部分７０８は、例えばネジ山が形成されたボルト１１０の如きネジ山が形成された締結部材と螺合するように構成されている。図６Ａおよび図６Ｂからわかるように、ネジ山が形成された金属製の挿入部材６１２、６１４は、挿入部材の六角状端部およびそれに付随するクリアランス用の通路が他の挿入部材のネジ山が形成された端部に隣接するように配置されている。

図８Ａ、図８Ｂおよび図８Ｃには、例示のスペーサ６００に類似する他の例示のスペーサ８００が示されている。例示のスペーサ８００は、プラスチックからなるリング形状つまり円筒状の本体８０２と、複数のネジ山が形成された金属製の挿入部材とを備えている（これらのうちの二つは参照数字８０４および８０６により示されている）。しかしながら、例示のスペーサ８００に用いられるネジ山が形成された金属製の挿入部材８０４、８０６はおおむね長方形状である。金属製の挿入部材８０４、８０６が長方形状であるため、スペーサの本体８０２が実質的に均一な壁厚を有することができ、プラスチック製の本体８０２の製造（例えば、射出成形）が容易なものとなる。

図９Ａ、図９Ｂおよび図９Ｃには、プラスチック製の本体９０２と、取り除き不能なネジ山が形成された金属製の挿入部材（これらのうちの二つは参照数字９０４、９０６により示されている）とを備えた他の例示のスペーサ９００が示されている。例示のスペーサ９００は例示のスペーサ６００と類似している。しかしながら、例示のスペーサ６００とは対照的に、例示のスペーサ９００に用いられるネジ山が形成された金属製の挿入部材（例えば、９０４、９０６）は、好ましくは（必須ではないが）、プラスチック製の本体９０２と挿入成型されているため、取り除き不能または交換不能（すなわち、本体９０２に対する損傷なしでは）となっている。挿入部材９０４、９０６は、例示の挿入部材７００と類似しているものの、その形状がおおむね円筒状となっており、スペーサ９００をケース１０６、１０８へ取り付ける間、プラスチック製の本体９０２をしっかりと把持して挿入部材９０４、９０６の回転を阻止するための荒い面および／または他の特徴面を有しうる。

本明細書には、ある装置、方法および製品が記載されているが、本発明の技術範囲はこれらの実施形態に限定される訳ではない。これとは対照的に、本発明は、公正に文字通りまたは均等論に従って添付の特許請求の範囲内に含まれるすべての実施形態を含む。

例示のスペーサを組み入れた例示のアクチュエータを示す断面図である。 アクチュエータケースに用いられうる他の例示のスペーサを示す断面図である。 図２Ａの例示のスペーサを示す平面図である。 他の例示のスペーサを示す断面図である。 図３Ａの例示のスペーサを示す平面図である。 図３Ａおよび図３Ｂに示された例示のスペーサを組み入れたアクチュエータを示す断面図である。 アクチュエータケースに用いられうる他の例示のスペーサを示す断面図である。 図５Ａの例示のスペーサを示す平面図である。 プラスチック製の本体と着脱可能なネジ山が形成された金属製の挿入部材とを有する他の例示のスペーサを示す斜視図である。 図６Ａの例示のスペーサを示す他の斜視図である。 図６Ａおよび図６Ｂの例示のスペーサに用いられうる例示のネジ山が形成された金属製の挿入部材を示す断面図である。 図７Ａの例示のネジが形成された金属製の挿入部材を示す平面図である。 プラスチック製の本体と着脱可能なネジ山が形成された金属製の挿入部材とを有する他の例示のスペーサを示す平面図である。 図８Ａの例示のスペーサを示す断面図である。 図８Ａの例示のスペーサを示す他の断面図である。 プラスチック製の本体と着脱不能なネジ山が形成された金属製の挿入部材とを有する例示のスペーサを示す斜視図である。 図９Ａの例示のスペーサを示す平面図である。 図９Ａの例示のスペーサを示す断面図である。

Claims (11)

1. アクチュエータケースに用いられるスペーサであって、
   中央開口部が形成されているリング形状部材を備えており、
   該リング形状部材は、アクチュエータケースの一部を形成するとともに、該リング形状部材に第１アクチュエータケース部分と第２アクチュエータケース部分を連結させて、前記第１アクチュエータケース部分と前記第２アクチュエータケース部分とを前もって決められた距離だけ離隔するよう構成されており、
   前記リング形状部材は、中央開口部を取り囲んで前記第１アクチュエータケース部分と係合する第１面と、中央開口部を取り囲んで前記第２ケース部分と係合する第２面とを有しており、
   前記第１面および前記第２面の各々は、前記第１アクチュエータケース部分と前記第２アクチュエータケース部分を前記リング形状部材に取り付けるにあたり、締結部材を受け入れるように構成された複数の開口部を有し、
   （ａ）前記開口部のうちの第１開口部は、ネジ山が形成された開口部であり、前記開口部のうちの第２開口部は、ネジ山が形成されていない開口部である、又は（ｂ）前記開口部のうちの第１開口部は、前記第１面に隣接したネジ山が形成された部分を有し、前記開口部のうちの前記第１開口部のその他の部分は、ネジ山が形成されておらず、前記開口部のうちの第２開口部は、前記第２面に隣接したネジ山が形成された部分を有し、前記開口部のうちの前記第２開口部のその他の部分は、ネジ山が形成されていない、
   スペーサ。
2. 前記開口部のうちの前記第１開口部は、前記第１面に設けられたネジ山が形成された開口部であり、前記開口部のうちの前記第２開口部は、前記第２面に設けられたネジ山が形成されてない開口部であって、前記第２開口部は、前記第１開口部と同軸上に並べられている、請求項１に記載のスペーサ。
3. 前記ネジ山が形成された開口部は、前記リング形状部材内の開口穴の中に挿入する雌ねじが形成された部材を有する、請求項１に記載のスペーサ。
4. 前記ネジ山が形成された部材は、前記開口穴の中に挿入された後であっても交換可能である、請求項３に記載のスペーサ。
5. 前記リング形状部材は、実質的にプラスチックからなっており、前記ネジ山が形成された開口部は、実質的に金属からなるネジ山が形成された部材を有する、請求項１に記載のスペーサ。
6. 前記開口部のうちの第３開口部は、前記第２面に設けられたネジ山が形成された開口部であり、前記開口部の第４開口部は、前記第１面に設けられたネジ山が形成されてない開口部であって、前記第４開口部は、前記第３開口部と同軸上に並べられている請求項１に記載のスペーサ。
7. 前記第１面および前記第２面のうちの少なくとも１つに、前記リング形状部材のフランジが結合されている、請求項１に記載のスペーサ。
8. 前記フランジが前記リング形状部材と一体となっている、請求項７に記載のスペーサ。
9. 前記フランジが、前記中央開口部の方向に向けて内側に突出している、請求項７に記載のスペーサ。
10. 前記フランジが、前記中央開口部から外側に離れるように突出している、請求項７に記載のスペーサ。
11. 前記第１ケース部分と前記第２ケース部分とが、バネケースのうちの少なくとも一部を形成してなる、請求項１に記載のスペーサ。

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