(57)【要約】【解決手段】複数の離散的な流体分配位置の間における切り替えのために多位置マイクロ流体バルブデバイスを制御するためのマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ（２３）が提供される。アクチュエータアセンブリは、外壁と、内部貫通チャンバを画定する内壁とを有するケース（２７）を含む。チャンバ内には、チャンバ軸と実質的に同軸に位置決めされた回転駆動軸を有するドライブアセンブリ（２４）が回転式に位置決めされる。アクチュエータケース内には、着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリ（３６）が位置決めされる。エンコーダアセンブリは、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のためにサポート構造に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトを含む。エンコーダアセンブリは、更に、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のためにエンコーダシャフトに取り付けられたエンコーダホイールと、サポート構造に取り付けられたエンコーダモジュールとを含む。エンコーダモジュールは、エンコーダシャフト軸を中心としたエンコーダシャフトの回転位置を決定するために、事前にセットされた一ユニットとしてエンコーダホイールと協働する。エンコーダアセンブリが取り付け位置において方向付けられたとき、エンコーダシャフトは、ドライブアセンブリに回転式に結合することができ、サポート構造は、ケースへの直接的な剛結合を有さない。【選択図】図１
2013500452.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブモータと多位置マイクロ流体バルブデバイスとの間に動作可能に取り付けられるマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、前記バルブデバイスは、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを有し、前記アクチュエータアセンブリは、
基部側部分と末端側部分とチャンバ軸とを有する内部貫通チャンバを画定する内壁と、外壁とを有するアクチュエータケースと、
前記チャンバ内において前記基部側部分の近くに回転式に位置決めされ、前記チャンバ軸と実質的に同軸に位置決めされた回転駆動軸を有するドライブアセンブリであって、前記駆動軸は、前記ドライブモータに回転式に結合された基部側部分を有する、ドライブアセンブリと、
サポート構造と、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記サポート構造に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトと、前記エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記エンコーダシャフトに取り付けられたエンコーダホイールと、前記サポート構造に取り付けられたエンコーダモジュールとを含む独立型のエンコーダアセンブリであって、前記エンコーダデバイスモジュールは、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの回転位置を決定するために、事前にセットされた一ユニットとして前記エンコーダホイールと協働し、前記サポート構造は、前記ケース内における取り付け位置への位置決め用に構成され、前記多位置流体バルブデバイスが前記アクチュエータケースの前記末端側部分に取り付けられたときに、前記ドライブアセンブリの末端側部分への前記エンコーダシャフトの基部側部分の回転結合を可能にするとともに前記バルブシャフトの基部側部分への前記エンコーダシャフトの末端側部分の回転結合を可能にする、エンコーダアセンブリと、
を備え、
前記サポート構造は、前記アクチュエータケースへの直接的な剛結合を有さない、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記サポート構造は、３つの自由度における前記ケースに相対的な前記エンコーダアセンブリの微小な運動を許容するために、前記取り付け位置において、前記ケースと協働するように構成される、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に平行な方向への微小な運動を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０４１インチ（約０．１０４センチ）の範囲である、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項５】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０１４インチ（約０．０３６センチ）の範囲である、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項７】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸から隔てられたしかしながら前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた軸を実質的に中心とした微小な回転運動を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項８】
請求項７に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記微小な回転運動は、少なくとも約±３°の範囲である、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項９】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ケースの前記外壁は、前記外壁から前記内部貫通チャンバ内に至る側面開口を画定し、前記側面開口は、前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入を受け入れるように形成及び寸法決定される、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ケースは、前記ケース側面開口からアクセス可能な相対する位置合わせ壁を含み、
前記サポート構造は、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記相対する位置合わせ壁に滑動式に係合するように構成された２本の相隔たれた合わせピンを含み、前記位置合わせ壁は、前記位置合わせ壁に垂直な方向への前記合わせピンの変位を実質的に阻止する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記相対する位置合わせ壁は、前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた対応する接触面内に実質的に含まれる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記相対する位置合わせ壁の前記対応する接触面は、更に、互いに実質的に平行に方向付けられる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１０に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記サポート構造は、第１のブラケット壁と、相対する第２のブラケット壁とを有する略板状のブラケット部材を含み、前記合わせピンは、前記第１のブラケット壁から外向きに伸びる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダシャフト軸は、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁を横断するように方向付けられる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダモジュールは、前記第２のブラケット壁に取り付けられる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ブラケット部材は、更に、前記第１のブラケット壁と前記第２のブラケット壁との間に広がるとともにその挿入部分に向かって互いに対して内向きに先細る相対する側壁を含み、前記挿入部分は、前記ケース側面開口を通した前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入の最初に挿入されるように構成される、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含み、
前記ブラケット部材の前記挿入部分は、前記取り付け位置にあるときに、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な前記方向への前記ブラケット部材の前記微小な運動を制限するために、前記チャンバ内部壁と突き合わせ接触するように形成及び寸法決定された突き合わせ端を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ドライブアセンブリは、前記エンコーダシャフトの前記基部側部分に動作可能に取り付けられるように構成された末端側シャフト部分を有するシャフトキャリアデバイスと、前記ドライブモータに動作可能に取り付けられるように構成された基部側部分を有するキャリアプラットフォームと、前記駆動軸を中心とした前記シャフトキャリアデバイスの回転速度の選択的制御のために前記キャリアプラットフォームと前記シャフトキャリアデバイスとの間に動作可能に配されたギアトレインアセンブリとを含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記シャフトキャリアデバイスの末端は、前記エンコーダシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記シャフトキャリアデバイスの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ドライブアセンブリは、更に、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記シャフトキャリアデバイスを前記エンコーダシャフトに着脱式に固定する締め具を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２２】
請求項１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダシャフトの末端は、前記バルブシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記バルブシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記エンコーダシャフトの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２４】
請求項２３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ケース末端側部分は、前記バルブシャフトが前記エンコーダシャフトの前記受入スロットに受け入れられるときに、そこへの取り付けのために前記バルブデバイスの少なくとも一部分を滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された末端開口を有する筒部分を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２５】
ドライブモータに動作可能に取り付けられる多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
基部側部分と末端側部分とチャンバ軸とを有する内部貫通チャンバを画定する内壁と、外壁とを有するケースと、
前記チャンバ内において前記基部側部分の近くに回転式に位置決めされ、前記チャンバ軸と実質的に同軸に位置決めされた回転駆動軸を有するドライブアセンブリであって、前記駆動軸は、前記ドライブモータに回転式に結合された基部側部分を有する、ドライブアセンブリと、
サポート構造と、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記サポート構造に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトと、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの回転位置を決定するように構成されたエンコーダデバイスとを含む着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリであって、前記サポート構造は、前記ケース内における取り付け位置への位置決め用に構成され、前記ドライブアセンブリの末端側部分への前記エンコーダシャフトの基部側部分の回転結合を可能にする、着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリと、
複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを有し、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに前記エンコーダシャフトの末端側部分への前記バルブシャフトの基部側部分の回転結合を可能にする形で前記ケースの前記末端側部分に取り付け可能である多位置マイクロ流体バルブデバイスと、
を備え、
前記サポート構造は、前記アクチュエータケースへの直接的な剛結合を有さない、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダデバイスは、前記エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記エンコーダシャフトに取り付けられたエンコーダホイールと、前記サポート構造に取り付けられたエンコーダモジュールとを含み、前記エンコーダモジュールは、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの前記回転位置を決定するために、事前にセットされた一ユニットとして前記エンコーダホイールと協働する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２７】
請求項２５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記サポート構造は、３つの自由度における前記ケースに相対的な前記エンコーダアセンブリの微小な運動を許容するために、前記取り付け位置において、前記ケースと協働するように構成される、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に平行な方向への微小な運動を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０４１インチ（約０．１０４センチ）の範囲である、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３０】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３１】
請求項３０に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０１４インチ（約０．０３６センチ）の範囲である、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３２】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸から隔てられたしかしながら前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた軸を実質的に中心とした微小な回転運動を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３３】
請求項３２に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記微小な回転運動は、少なくとも約±３°の範囲である、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３４】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ケースの前記外壁は、前記外壁から前記内部貫通チャンバ内に至る側面開口を画定し、前記側面開口は、前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入を受け入れるように形成及び寸法決定される、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３５】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ケースは、前記ケース側面開口からアクセス可能な相対する位置合わせ壁を含み、
前記サポート構造は、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記相対する位置合わせ壁に滑動式に係合するように構成された２本の相隔たれた合わせピンを含み、前記位置合わせ壁は、前記位置合わせ壁に垂直な方向への前記合わせピンの変位を実質的に阻止する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３６】
請求項３５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記相対する位置合わせ壁は、前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた対応する接触面内に実質的に含まれる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３７】
請求項３６に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記相対する位置合わせ壁の前記対応する接触面は、更に、互いに実質的に平行に方向付けられる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３８】
請求項３５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記サポート構造は、第１のブラケット壁と、相対する第２のブラケット壁とを有する略板状のブラケット部材を含み、前記合わせピンは、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁から反対方向へ外向きに伸びる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３９】
請求項３８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダシャフト軸は、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁を横断するように方向付けられる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４０】
請求項３８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダモジュールは、前記第２のブラケット壁に取り付けられる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４１】
請求項３８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ブラケット部材は、更に、前記第１のブラケット壁と前記第２のブラケット壁との間に広がるとともにその挿入部分に向かって互いに対して内向きに先細る相対する側壁を含み、前記挿入部分は、前記ケース側面開口を通した前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入の最初に挿入されるように構成される、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４２】
請求項４１に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含み、
前記ブラケット部材の前記挿入部分は、前記取り付け位置にあるときに、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な前記方向への前記ブラケット部材の前記微小な運動を制限するために、前記チャンバ内部壁と突き合わせ接触するように形成及び寸法決定された突き合わせ端を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４３】
請求項２４に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ドライブアセンブリは、前記エンコーダシャフトの基部側部分に動作可能に取り付けられるように構成された末端側シャフト部分を有するシャフトキャリアデバイスと、前記ドライブモータに動作可能に取り付けられるように構成された基部側部分を有するキャリアプラットフォームと、前記駆動軸を中心とした前記シャフトキャリアデバイスの回転速度の選択的制御のために前記キャリアプラットフォームと前記シャフトキャリアデバイスとの間に動作可能に配されたギアトレインアセンブリとを含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４４】
請求項４１に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記シャフトキャリアデバイスの末端は、前記エンコーダシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４５】
請求項４４に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記シャフトキャリアデバイスの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４６】
請求項４５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ドライブアセンブリは、更に、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記シャフトキャリアデバイスを前記エンコーダシャフトに着脱式に固定する締め具を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４７】
請求項２６に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダシャフトの末端は、前記バルブシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４８】
請求項４７に記載多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記バルブシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記エンコーダシャフトの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４９】
請求項４８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ケース末端側部分は、前記バルブシャフトが前記エンコーダシャフトの前記受入スロットに受け入れられるときに、そこへの取り付けのために前記バルブデバイスの少なくとも一部分を滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された末端開口を有する筒部分を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項５０】
請求項２５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記多位置流体バルブデバイスは、最多で９６位置の回転バルブを含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項５１】
請求項５０に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、更に、
前記アクチュエータアセンブリに着脱式に取り付けられるバルブデバイスのタイプの識別を促すように構成されたバルブ識別デバイスを備える、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項５２】
ドライブモータと多位置マイクロ流体バルブデバイスとの間に動作可能に取り付けられるマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリのための着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリであって、前記バルブデバイスは、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを有し、前記アクチュエータアセンブリは、チャンバ軸を有する内部貫通チャンバを画定する内壁を伴ったケースを有し、前記エンコーダアセンブリは、
第１のブラケット壁と、概ね相対する第２のブラケット壁とを有し、前記ケースの前記内部貫通チャンバ内へ前記内部貫通チャンバ内の取り付け位置に挿入されるようにサイズ決定及び寸法決定された比較的剛性のブラケット部材と、
その基部側部分が前記第１のブラケット壁から外向きに伸びるとともにその末端側部分が前記第２のブラケット壁から外向きに伸びるように前記ブラケット部材に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトであって、前記エンコーダアセンブリが前記アクチュエータケースの前記内部貫通チャンバ内の前記取り付け位置に実質的に位置決めされたときにエンコーダシャフト軸が前記チャンバ軸と概ね同軸になるように、前記ブラケット部材に相対的に方向付けられ、前記多位置流体バルブデバイスが前記アクチュエータアセンブリケースへの直接的な剛結合を有さないときに、前記ドライブモータへの前記エンコーダシャフトの前記基部側部分の回転結合を可能にするとともに前記バルブシャフトへの前記エンコーダシャフトの前記末端側部分の回転結合を可能にする、エンコーダシャフトと、
前記エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記エンコーダシャフトに取り付けられたエンコーダホイールと、
前記ブラケット部材に取り付けられ、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの回転位置を決定するために事前にセットされた一ユニットとして前記エンコーダホイールと協働するエンコーダモジュールと、
前記取り付け位置に向かって前記内部貫通チャンバ内への前記エンコーダアセンブリの誘導を促すために前記アクチュエータケースと協働する形で前記ブラケット部材に取り付けられた位置合わせデバイスと、
を備えるエンコーダアセンブリ。
【請求項５３】
請求項５２に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記位置合わせデバイスは、前記エンコーダアセンブリを前記取り付け位置に向かって誘導するために前記アクチュエータケースに滑動式に係合するように構成された２つの相隔たれた合わせピンを含む、エンコーダアセンブリ。
【請求項５４】
請求項５３に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記合わせピンは、前記第１のブラケット壁から外向きに伸びる、エンコーダアセンブリ。
【請求項５５】
請求項５４に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記エンコーダシャフト軸は、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁を横断するように方向付けられる、エンコーダアセンブリ。
【請求項５６】
請求項５５に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記エンコーダモジュールは、前記第２のブラケット壁に取り付けられる、エンコーダアセンブリ。
【請求項５７】
請求項５６に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記ブラケット部材は、更に、前記第１のブラケット壁と前記第２のブラケット壁との間に広がるとともにその挿入部分に向かって互いに対して内向きに先細る相対する側壁を含み、前記挿入部分は、前記取り付け位置に向かって前記ケース貫通チャンバ内への前記エンコーダアセンブリの挿入の最初に挿入されるように構成される、エンコーダアセンブリ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、多位置バルブに関するものであり、特に、マイクロ流体分配管理のための結合駆動式の多位置バルブに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
科学器具類では、流体を注入する、選択する、又は切り替えるための二重位置バルブ及び多位置バルブが定着している。特に、液体クロマトグラフィなどの解析プロセスでは、高圧多孔バルブ又は高圧多位置バルブが適用されている。マイクロ流体分配管理のための高圧応用は、より迅速な分離と、より高いスループットとから恩恵を得る。これらの応用を正確に実行するためには、バルブの位置決めが非常に精密でなければならない。位置決めが精密であるほど、分散が解析に及ぼす影響が小さくてすむ。
【０００３】
これらの高圧マイクロ流体分配管理システムは、通常は、ドライブモータ及び多位置バルブを、ドライブモータと多位置バルブとの間に取り付けられたバルブアクチュエータアセンブリとともに含む。より最近では、これらの多位置バルブアセンブリは、アクチュエータアセンブリのケース内に、多位置バルブの位置を決定するように適用された内部エンコーダデバイスを組み入れている。
【０００４】
エンコーダデバイスは、一般に、バルブの回転シャフトに結合され、シャフト軸を中心として回転するエンコーダホイールを含む。エンコーダデバイスは、また、アクチュエータケースに取り付けられてシャフト軸に相対的なホイールの回転位置を決定するためにエンコーダホイールと協働するエンコーダモジュールを含む。
【０００５】
これらのエンコーダデバイスを適切に動作させるためには、エンコーダモジュールとエンコーダホイールとの間における位置決め及び位置合わせが不可欠である。例えば、現在の設計には、エンコーダホイールとシャフトとの角度関係を組み当て時にセットしなければならないものがある。なぜならば、いかなる変動も、バルブの角度位置を変動させえるからである。その他の設計では、バルブのドライブトレイン全体にわたって同心度が非常に厳密な許容差内に維持されることが必須である。要するに、全ての嵌め合いパーツが実質的に位置合わせされていなければならず、そうでなければバルブがうまく働かない。これは、エンコーダホイールを回転シャフトに、そしてエンコーダモジュールをアクチュエータケースに装着するときに特に重要である。なぜならば、これらのパーツが適切に動作するためには、ごく僅かな振れしか許されないからである。もし、エンコーダモジュールがエンコーダホイールとは独立に装着される場合は、エンコーダホイールのシャフトが振れ及び同心度に関して非常に厳密な許容差内で取り付けられることが非常に重要である。このような厳密な許容差ゆえに、アクチュエータは、より高価であるとともに組み立てがより困難である。
【０００６】
更にその他の設計では、エンコーダホイールは、留めネジによってシャフトに留め付けられる。したがって、これらの設計では、留めネジを「緩めて」、エンコーダホイールをシャフトに相対的に動かすことが可能である。これは、エンコードを不正確にして、バルブを正確に位置決めされなくするであろう。
【０００７】
したがって、アクチュエータアセンブリへのエンコーダアセンブリの装着を簡略化した多位置マイクロ流体バルブアクチュエータシステムが必要とされている。
【発明の概要】
【０００８】
本発明は、ドライブモータと多位置マイクロ流体バルブデバイスとの間に動作可能に取り付けられるマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリを提供する。バルブデバイスは、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを含む。アクチュエータアセンブリは、外壁と内壁とを有するアクチュエータケースを含み、その内壁は、基部側部分と、末端側部分と、チャンバ軸とを有する内部貫通チャンバを画定する。アクチュエータアセンブリは、更に、チャンバ内において基部側部分の近くに回転式に位置決めされたドライブアセンブリを含む。ドライブアセンブリは、チャンバ軸と実質的に同軸に位置決めされた回転駆動軸を含み、該駆動軸は、ドライブモータに回転式に結合された基部側部分を有する。本発明にしたがうと、アクチュエータアセンブリは、更に、サポート構造と、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のためにサポート構造に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトとを有する独立型のエンコーダアセンブリを含む。エンコーダシャフトには、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のためにエンコーダホイールが取り付けられ、サポート構造には、エンコーダモジュールが取り付けられる。エンコーダデバイスモジュールは、エンコーダシャフト軸を中心としたエンコーダシャフトの回転位置を決定するために、事前にセットされた一ユニットとしてエンコーダホイールと協働する。サポート構造は、ケース内における取り付け位置への位置決め用に構成され、多位置流体バルブデバイスがアクチュエータケースの末端側部分に取り付けられたときに、ドライブアセンブリの末端側部分へのエンコーダシャフトの基部側部分の回転結合を可能にするとともにバルブシャフトの基部側部分へのエンコーダシャフトの末端側部分の回転結合を可能にする。エンコーダシャフトの基部側及び末端側のこの結合を通じて、サポート構造は、結合コンポーネント間におけるあらゆる微小な位置ずれに適応するために、アクチュエータケースへの直接的な剛結合を有さずに、エンコーダアセンブリがケース内において「浮遊」することを可能にする。
【０００９】
具体的な一実施形態では、サポート構造は、３つの自由度における、ケースに相対的なエンコーダアセンブリの微小な運動を許容するために、取り付け位置において、ケースと協働するように構成される。１つの自由度は、例えば、チャンバ軸に実質的に平行な方向への微小な運動、チャンバ軸に実質的に垂直な方向への微小な運動、及び／又はチャンバ軸から隔てられたしかしながらチャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた軸を実質的に中心とした微小な回転運動を含む。
【００１０】
別の実施形態では、ケースの外壁は、外壁から内部貫通チャンバ内に至る側面開口を画定する。側面開口は、取り付け位置へのエンコーダアセンブリの挿入を受け入れるように形成及び寸法決定される。ケースは、ケース側面開口からアクセス可能な相対する位置合わせ壁を含み、サポート構造は、エンコーダアセンブリが取り付け位置にあるときに、相対する位置合わせ壁に滑動式に係合するように構成された、２本の相隔たれた合わせピンを含む。ピンと位置合わせ壁との接触は、位置合わせ壁に垂直な方向へのピンの変位を実質的に阻止する。
【００１１】
別の具体的な構成は、第１のブラケット壁と、相対する第２のブラケット壁とを有する、サポート構造の概ね板状のブラケット部材を含む。ブラケット部材は、更に、第１のブラケット壁と第２のブラケット壁との間に広がるとともにその挿入部分に向かって互いに対して内向きに先細る相対する側壁を含む。挿入部分は、ケース側面開口を通した取り付け位置へのエンコーダアセンブリの挿入の最初に挿入されるように構成される。
【００１２】
更に別の実施形態では、合わせピンは、第１のブラケット壁から外向きに伸びており、エンコーダモジュールは、反対側の第２のブラケット壁に取り付けられる。この実施形態では、１つの自由度は、エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含む。ブラケット部材の挿入部分は、取り付け位置にあるときに、エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な方向へのブラケット部材の微小な運動を制限するために、チャンバ内部壁と突き合わせ接触するように形成及び寸法決定された突き合わせ端を含む。
【００１３】
更に別の具体的な実施形態は、エンコーダシャフトの基部側部分に動作可能に取り付けられるように構成された末端側シャフト部分を有するシャフトキャリアデバイスと、ドライブモータに動作可能に取り付けられるように構成された基部側部分を有するキャリアプラットフォームと、駆動軸を中心としたシャフトキャリアデバイスの回転速度の選択的制御のためにキャリアプラットフォームとシャフトキャリアデバイスとの間に動作可能に配されたギアトレインアセンブリとを含むドライブアセンブリを提供する。
【００１４】
本発明の別の態様では、ドライブモータに動作可能に取り付けられる多位置マイクロ流体バルブシステムが提供される。バルブシステムは、外壁と内壁とを有するケースを含み、その内壁は、基部側部分と、末端側部分と、チャンバ軸とを有する内部貫通チャンバを画定する。チャンバ内において基部側部分の近くには、ドライブアセンブリが回転式に位置決めされる。ドライブアセンブリは、チャンバ軸と実質的に同軸に位置決めされた回転駆動軸を含み、ドライブアセンブリのこの駆動軸は、ドライブモータに回転式に結合された基部側部分を含む。サポート構造と、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のためにサポート構造に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトと、エンコーダデバイスとを含む着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリが提供される。エンコーダデバイスは、エンコーダシャフト軸を中心としたエンコーダシャフトの回転位置を決定するように構成される。サポート構造は、ケース内における取り付け位置への位置決め用に構成され、ドライブアセンブリの末端側部分へのエンコーダシャフトの基部側部分の回転結合を可能にする。アクチュエータアセンブリは、更に、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを有する多位置マイクロ流体バルブデバイスを含む。バルブデバイスは、エンコーダアセンブリが取り付け位置にあるときにエンコーダシャフトの末端側部分へのバルブシャフトの基部側部分の回転結合を可能にする形でケースの末端側部分に取り付け可能である。したがって、取り付け位置において、サポート構造は、３つの自由度における、ケースに相対的なエンコーダアセンブリの微小な運動を許容するためにケースを協働するが、アクチュエータケースへの直接的な剛結合は有さない。
【００１５】
本発明の更に別の態様では、ドライブモータと多位置マイクロ流体バルブデバイスとの間に動作可能に取り付けられるマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリのための着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリが提供される。バルブデバイスは、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを含み、アクチュエータアセンブリは、チャンバ軸を有する内部貫通チャンバを画定する内壁を伴ったケースを含む。アクチュエータケースは、更に、内部貫通チャンバ内に至る側壁開口を画定する。エンコーダアセンブリは、第１のブラケット壁と、概ね相対する第２のブラケット壁とを有する比較的剛性のブラケット部材を含む。ブラケット部材は、ケース側面開口を通して内部貫通チャンバ内の取り付け位置に挿入されるようにサイズ決定及び寸法決定される。エンコーダシャフトは、その基部側部分が第１のブラケット壁から外向きに伸びるとともにその末端側部分が第２のブラケット壁から外向きに伸びるように、ブラケット部材に回転式に取り付けられる。エンコーダシャフトは、エンコーダアセンブリがアクチュエータケースの内部貫通チャンバ内の取り付け位置に実質的に位置決めされたときにエンコーダシャフト軸がチャンバ軸と概ね同軸になるように、ブラケット部材に相対的に方向付けられ、ドライブモータへのエンコーダシャフトの基部側部分の回転結合を可能にするとともに、多位置流体バルブデバイスのバルブシャフトへのエンコーダシャフトの末端側部分の回転結合を可能にし、サポート構造はアクチュエータケースへの直接的な剛結合を有さない。エンコーダシャフト軸を中心とした回転のためにエンコーダシャフトに取り付けられた、エンコーダホイールが提供され、該エンコーダホイールは、エンコーダシャフト軸を中心としたエンコーダシャフトの回転位置を決定するために、事前にセットされた一ユニットとして、ブラケット部材に取り付けられたエンコーダモジュールと協働する。エンコーダアセンブリは、更に、エンコーダアセンブリがケース側面開口を通して内部貫通チャンバ内へ挿入されるときに取り付け位置へのエンコーダアセンブリの誘導を促すためにアクチュエータケースと協働するようにブラケット部材に取り付けられた位置合わせデバイスを含む。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
本発明のアセンブリは、添付の図面と併せたときに、発明を実施するための最良の形態の以下の説明と添付の特許請求の範囲とから更に容易に明らかになるその他の目的及び有利な特徴を有する。
【００１７】
【図１】本発明にしたがって構築されたマイクロ流体バルブシステムの上面斜視図である。
【００１８】
【図２】図１のマイクロ流体バルブシステムの完全分解上面斜視図である。
【００１９】
【図３】図１のマイクロ流体バルブシステムの断面の側面図である。
【００２０】
【図４】図１のアクチュエータアセンブリのケース及びエンコーダアセンブリの断面の拡大側面図であり、エンコーダアセンブリがアクチュエータケースの側面開口を通して位置決めされる前の状態を示している。
【００２１】
【図５】図４のアクチュエータアセンブリのアクチュエータケース及びエンコーダアセンブリの断面の側面図であり、エンコーダアセンブリがアクチュエータケース内の取り付け位置にある状態を示している。
【００２２】
【図６】図４のエンコーダアセンブリの拡大上面斜視図である。
【００２３】
【図７】図６のエンコーダアセンブリの別の上面斜視図である。
【００２４】
【図８】エンコーダホイールを取り外された状態の、図６のエンコーダアセンブリの別の上面斜視図である。
【００２５】
【図９】図６のエンコーダアセンブリの底面斜視図である。
【００２６】
【図１０】バルブデバイスを取り外された状態の、図１のマイクロ流体バルブシステムの正面斜視図であり、エンコーダアセンブリが取り付け位置にある状態を示している。
【００２７】
【図１１】図１のマイクロ流体バルブシステムの断面の拡大側面図であり、Ｙ−Ｙ軸に沿ったエンコーダアセンブリの微小な変位を示している。
【００２８】
【図１２】図１のマイクロ流体バルブシステムの断面の拡大側面図であり、Ｚ−Ｚ軸に沿ったエンコーダアセンブリの微小な変位を示している。
【００２９】
【図１３】バルブデバイスを取り外された状態の、図１のマイクロ流体バルブシステムの拡大正面図であり、回転軸を中心としたエンコーダアセンブリの微小な回転変位を示している。
【００３０】
【図１４】図１のマイクロ流体バルブシステムのバルブデバイスの拡大上面斜視図である。
【００３１】
【図１５】図１のマイクロ流体バルブシステムのドライブアセンブリのシャフトキャリアデバイスの拡大正面斜視図である。
【００３２】
【図１６】図１５のシャフトキャリアデバイスの後面斜視図である。
【００３３】
【図１７】図１のマイクロ流体バルブシステムのアクチュエータケースの拡大上面斜視図である。
【００３４】
【図１８】図１のマイクロ流体バルブシステムのアクチュエータアセンブリの拡大上面図であり、アクチュエータケースの側面開口へのエンコーダアセンブリの挿入を示している。
【００３５】
【図１９】バルブデバイスを取り外された状態の、図１のマイクロ流体バルブシステムの別の拡大上面斜視図である。
【００３６】
【図２０】アクチュエータケースを取り外された状態の、図１９のマイクロ流体バルブシステムの上面斜視図である。
【００３７】
【図２１】一ユニットとしてまとめて取り付けられる、エンコーダアセンブリ及びドライブアセンブリの断面の拡大側面図である。
【発明を実施するための形態】
【００３８】
本発明は、幾つかの具体的な実施形態を参照にして説明されるが、この説明は、発明を例示したものであり、発明を限定するものと解釈されるべきでない。当業者ならば、添付の特許請求の範囲に定められた発明の真の趣旨及び範囲から逸脱することなく好ましい実施形態に対して様々な変更を加えることができる。より良い理解のために、各種の図面を通して類似の構成要素が類似の参照符号によって示されることに留意せよ。
【００３９】
総じて図１〜５を参照すると、ドライブモータデバイス２１に動作可能に取り付けられ、総じて２０として記された、多位置マイクロ流体バルブシステムが示されている。バルブシステム２０は、基本的に、多位置マイクロ流体バルブデバイス２２と、該バルブデバイス２２をドライブモータデバイス２１に結合するバルブアクチュエータアセンブリ２３とを含む。多位置マイクロ流体バルブデバイス２２は、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸２６を中心として回転するバルブシャフト２５を含む。バルブアクチュエータアセンブリ２３は、外壁と内壁とを有する剛性ケース２７を含む。内壁は、基部側部分と、末端側部分と、長手方向に伸びるチャンバ軸３１とを有する内部貫通チャンバ２８を画定する。アクチュエータアセンブリ２３は、更に、内部貫通チャンバ内においてケース基部側部分３４の近くに回転式に位置決めされたドライブアセンブリ２４を含む。ドライブアセンブリ２４は、チャンバ軸３１と実質的に同軸に方向付け及び位置決めされた回転の駆動軸３３を含む。アクチュエータアセンブリの駆動軸３３の基部側部分は、ドライブモータデバイスのモータシャフト３５の末端側部分に駆動可能に結合される。
【００４０】
好ましくは、アクチュエータアセンブリは、ケース２７の側面開口３２を通してケース外壁からケース貫通チャンバ２８内に入って取り付け位置に落とし装着されるように構成される（図４）。しかしながら、アクチュエータアセンブリ２３は、ケース貫通チャンバの基端又は末端を通して装着されてもよいことがわかる。
【００４１】
アクチュエータアセンブリは、更に、総じて３６として記された独立型のすなわち挿入型のエンコーダアセンブリを含み、このエンコーダアセンブリはサポート構造３７と、エンコーダシャフト３８と、エンコーダデバイス４０とを含む（図６〜９）。エンコーダシャフト３８は、エンコーダシャフト回転軸４１を中心とした回転のために、サポート構造３７に回転式に取り付けられる。エンコーダデバイス４０は、エンコーダシャフト軸４１を中心としたエンコーダシャフト３８の回転位置を決定するために、エンコーダシャフト３８と協働するように構成される。エンコーダデバイス４０がその組み立て時に事前に位置合わせ及び較正されたら、すなわちエンコーダシャフトと位置合わせされたら、エンコーダアセンブリ３６全体を一ユニットとしてアクチュエータケース２７の貫通チャンバ２８内の取り付け位置に装着することができる（図３、図５、及び図１０）。エンコーダアセンブリが取り付け位置に着座されたときは、エンコーダシャフト３８の基部側部分３９をドライブアセンブリ２４の末端側部分に回転式に結合することができる。この着座位置は、バルブがアクチュエータケース２７の末端側部分４３に取り付けられたときに、多位置マイクロ流体バルブデバイス２２のバルブシャフト２５の基部側部分にエンコーダシャフト３８の末端側部分４２が回転式に結合されることも可能にする。しかしながら、本発明にしたがうと、サポート構造３７は、アクチュエータケース２７への直接的な剛結合を有さない。要するに、エンコーダアセンブリは、貫通チャンバ２８内においてある意味「浮遊」しており、これは、ドライブアセンブリ２４と、バルブシャフト２５と、エンコーダシャフト３８との間における位置合わせされた取り付けのための微小な相対運動を可能にする。
【００４２】
したがって、現在の設計において、アクチュエータケース内にエンコーダデバイスを１つずつ組み付けることとは異なり、本発明の独立型のエンコーダアセンブリは、アクチュエータアセンブリへの装着に先立ってエンコーダデバイスを事前に位置合わせ及び較正することを可能にする。例えば図６〜９に示されるように、特定の一実施形態では、エンコーダデバイス４０は、エンコーダホイール４４と、エンコーダモジュール４５とを含む。エンコーダホイール４４が、エンコーダシャフト軸４１を中心とした回転のためにエンコーダシャフト３８に取り付けられる一方で、エンコーダモジュールは、サポート構造３７に固定される。このようにして、エンコーダホイール４４及びエンコーダモジュール４５は、アクチュエータアセンブリ２３内へのエンコーダアセンブリ３６の取り付けに先立って、一ユニットとしてまとめて位置合わせ及び較正をすることができる。前述されたように、エンコーダデバイスの適切な動作に不可欠であるのは、エンコーダホイールとエンコーダモジュールとの間における位置合わせである。事前に位置合わせ及び較正を経たエンコーダアセンブリは、組み立て時にアクチュエータケース内に単純に挿入又は位置決めすることができるので、バルブアクチュエータの組み立て時間が大幅に短縮され、その結果、組み立てコストも削減される。
【００４３】
この設計のもう１つの重大な利点は、取り付け位置（図３、図５、及び図１０）にあるときに、エンコーダアセンブリ３６が、バルブデバイス２２へのドライブモータデバイス２１の動作結合を維持しつつ、（図１１〜１３、そして後ほど更に詳しく説明されるように）３つの自由度に沿った、一ユニットとしてのその微小な運動すなわち浮遊を可能にすることである。したがって、ドライブモータの結合回転コンポーネントとバルブドライブシャフトとの間におけるいかなる微小な位置ずれも、アクチュエータケース２７に相対的な、３つの自由度のうちの１つ又は２つ以上の自由度に沿ったエンコーダアセンブリ３６の微小な変位によって吸収される。
【００４４】
再び図６〜９を参照すると、エンコーダアセンブリ３６は、サポート構造３７と、エンコーダシャフト３８と、エンコーダデバイス４０とを主に含むものとして示されている。具体的な一実施形態では、サポート構造３７は、その一方の側に第１のブラケット壁４７を有し、そのもう一方の側に相対する第２のブラケット壁４８を有する概ね板状のブラケット部材４６を含む。これらのブラケット壁は、互いに実質的に平行であるものとして示されているが、そうである必要はない。ブラケット部材４６は、組み立て時に事前にセットされたエンコーダデバイスコンポーネントと回転エンコーダシャフト３８との間における相対的な位置合わせ位置を維持するのに十分な構造的完全性を有する比較的剛性の材料で構成されることが好ましい。ブラケット部材として適切な材料には、金属、及び／又は、充填又は未充填のポリマがある。
【００４５】
この比較的薄いブラケット部材４６は、エンコーダアセンブリ３６が取り付け位置に着座されるときに、ケースの側面開口３２を通したブラケット部材４６の挿入を容易にするために、及び内部貫通チャンバ２８の丸みを帯びた内壁に適応するために、概ね楔形でもある。図６及び図８から最も良くわかるように、ブラケット部材は、相対する第１及び第２のブラケット壁４７、４８の間に広がるとともにエンコーダアセンブリ３６の頂点すなわち挿入部分５１に向かって内向きに先細る相対する側壁５０ａ、５０ｂを含む。後ほど詳述されるように、この頂点は、ケース内壁に形成された長手方向に伸びる接触リブ４９（図３、図５、及び図１０）に接触するように及び１つの自由度に沿った（例えば−Ｙ方向に沿った）エンコーダアセンブリの微小な運動を制限するように設計された突き合わせ端５２を形成する。
【００４６】
２つの相対する側壁５０ａ、５０ｂに関しては、後方の先細り部分と、突き合わせ端５２において終結するより急な前方の先細り部分とを有する二段階の先細りが取り入れられている。しかしながら、相対する側壁は、曲線状であってもよいことがわかる。
【００４７】
次に、図４、図５、及び図７を参照すると、エンコーダシャフト３８は、サポート構造３７によって回転式にサポートされることが示されている。特に、サポート構造３７は、ブラケット部材４６の孔にプレス嵌めされたエンコーダシャフト軸受け又は受け筒５３を含む。エンコーダシャフト３８がエンコーダシャフト軸受け５３内に着座されると、エンコーダシャフトは、エンコーダシャフト軸４１がブラケット部材４６に実質的に垂直な（例えば、実質的に平行な第１及び第２のブラケット壁に実質的に垂直な）向きになるように方向付けられる。更に、後ほど説明されるように、エンコーダシャフト３８は、エンコーダアセンブリがケース側面開口３２内の取り付け位置に着座されたときに（図５）エンコーダシャフト回転軸４１がチャンバ軸３１と概ね同軸に位置決めされるように、サポート構造に沿って配置及び方向付けされる。
【００４８】
エンコーダシャフト３８の基部側部分３９は、第１のブラケット壁４７から基部側へ伸びる。特定の一実施形態では、エンコーダシャフト基部側部分３９は、ドライブアセンブリ２４の末端側部分によって画定された対応する受入ソケット５５内に位置合わせされて受け入れられるように形成された雄型のコネクタとして構成される。図９は、特定の一実施形態において、エンコーダシャフト基部側部分３９が、ドライブアセンブリとの位置合わせのために少なくとも１つの平らな又はキー状の壁５６を有する実質的に円筒状であることを、最も良く示している。
【００４９】
エンコーダシャフト３８の基端から軸方向内向きに伸びるのは、ネジ孔５７である。説明されるように、このネジ孔５７は、ドライブアセンブリ２４をエンコーダシャフト３８に選択的に締め付けるドライブ締め具５８を螺合式に受け入れるように形成及び寸法決定される。
【００５０】
エンコーダシャフト３８の反対側に関しては、図４、図７、及び図８に示されるように、末端側部分４２が第２のブラケット壁４８から遠位に伸びる。特定の一実施形態では、エンコーダシャフト末端側部分４２は、筒状であり、バルブシャフト２５の基部側部分を滑動式に軸方向に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケット６０を画定する。
【００５１】
筒状の末端側部分４２を横断して伸びるのは、位置合わせスロット６１である。説明されるように、このスロット６１は、バルブシャフト２５の基部側部分を横断して設けられたバルブデバイスのピン部材６２（図３及び図１４）を滑動式に軸方向に受け入れるように形成される。このピンは、一方の側がもう一方の側よりも大きくなるようにキー状をしている。これは、バルブを一方向のみに装着及び方向付け可能にする。
【００５２】
上記のように、エンコーダデバイス４０は、エンコーダシャフト軸４１を中心としたその回転位置を決定するために、エンコーダシャフトと協働する。そして、エンコーダシャフト３８がバルブシャフト２５に取り付けられたときは、取り付けられたバルブデバイス２２の精密な回転切り替え位置を決定することができる。切り替え位置の精密な決定を通じて、バルブデバイス２２は、ステップ式ドライブモータデバイス２１及びドライブアセンブリ２４を介してその複数の位置のうちの一つの離散的位置に正確に作動させることができる。したがって、どのバルブデバイス２２がアクチュエータアセンブリ２３に取り付けられるかに関係なく、バルブの位置を決定することによってバルブデバイスを正確に制御及び位置決めすることが可能である。
【００５３】
具体的な一実施形態では、エンコーダデバイス４０は、エンコーダシャフト３８の回転末端側部分４２に取り付けられた１つ又は２つ以上の円盤状のエンコーダホイール４３（１つのみが図示されている）と、ブラケット部材の第２のブラケット壁４８に取り付けられたエンコーダモジュール４５とを含む。モジュール４５は、ケース６３と、１つ又は２つ以上の固定式の光センサ（不図示）をサポートするＰＣセンサボード６４とを含む。エンコーダホイールは、エンコーダホイールの絶対回転位置及び向きを駆動軸３３に相対的に決定するために、これらの１つ又は２つ以上の光センサと協働する。
【００５４】
一実施形態では、ケース６３（及びエンコーダモジュール４５）は、第２のブラケット壁６４から外向きに伸びる１組の合わせピン（不図示）に取り付けられる。ケース６３は、合わせピンを滑動式に受け入れるように形成されてエンコーダモジュール４５をブラケット部材４６に相対的に正確に位置決めすることができるように事前に位置合わせされた受入穴（不図示）を含む。
【００５５】
具体的な一実施形態では、光センサは、エンコーダホイール上の放射状の線（不図示）を感知又は読み取ることができるＬＥＤデバイスによって提供される。例えば、エンコーダホイール上には、１°ごとに４本の、合計１４４０本の線があってよい。エンコーダホイール上におけるこのような線の豊富さは、より微細な解像度と位置決め精度とを達成可能にする。このように、あらゆる組み合わせの位置がプログラム可能であるので、バルブデバイスがどれだけの数の位置を有するかに関係なく、必要とされるバルブアクチュエータは、１つのみである。例えば、バルブアクチュエータに取り付けられた或るバルブデバイス２２が、２つ、６つ、及び／又は１０の離散的位置にプログラム可能である一方で、別のバルブデバイスは、４つ、７つ及び８つの離散的位置にプログラム可能である。
【００５６】
代替の設計では、エンコーダホイール４４は、光信号を通らせて伝達することができる１組の内部窓及び／又は１組の外縁切り欠き（不図示）を含んでよい。そして、エンコーダＰＣセンサボード６４は、窓又は切り欠きが感知されるかどうかを決定するために、それぞれの回転エンコーダホイール４４を或る向きで跨ぐ１対の光センサ（不図示）をサポートする。エンコーダホイール４４は、等間隔の離散的位置（例えば、３６°及び／又は６０°の増分）にバルブを絶対的に位置付けるために、光センサと連動して動作する。
【００５７】
このアプローチを使用すると、１つ又は２つ以上のエンコーダホイールに対して複数の組み合わせが可能である。したがって、２つの離散的位置を有するものから１５の離散的位置を有するものに及ぶバルブデバイス２２を、その精密な制御及び動作のために、制御式にアクチュエータアセンブリに結合することができる。このような用途は、「COUPLED DRIVE MULTI-POSITION FLUID VALVE APPARATUS AND METHOD（結合駆動式の多位置流体バルブ装置及び方法）」と題されたPoppe et al.への我々の米国特許第７，２０１，１８５号に記載されており、該特許は、その全体を参照によって本明細書に組み込まれる。
【００５８】
図４、図７、及び図８に最も良く示されるように、エンコーダホイール４４をエンコーダシャフト末端側部分４２に沿って戦略的に位置決めするために、エンコーダシャフトの末端側筒部分４２の周囲に位置決めカラー６５が配置される。エンコーダホイールは、したがって、それを第２のブラケット壁４８から所定の軸方向距離に隔てる末端側ショルダ部分６６に対して着座する。特定の一実施形態では、例えば、エンコーダホイールは、ブラケット部材４６から約０．２５０インチ（約０．６３５センチ）から約０．２６０インチ（約０．６６０センチ）の範囲で隔てられる。
【００５９】
エンコーダホイール４４及び位置決めカラー６５は、適切な取り付け位置合わせを確実にするために、ホイールをエンコーダシャフト３８に相対的に或る離散的な向きに位置決めするように協働する。好ましくは、エンコーダホイールは、エンコーダシャフト３８に対して一方向のみに位置合わせ及び装着することができる。このようにすれば、装着ミス（例えば逆向きの装着）の可能性が解消される。更に、エンコーダホイール４４及び位置決めカラー６５は、エンコーダホイールをエンコーダシャフト３８に留め付けて永久固定するようにも協働する。一実施形態では、位置決めカラー６５は、末端側ショルダ部分６６から直立する複数の非対称的に相隔てられた特注の打ち込み突起又はポスト６７を含む。相応して、エンコーダホイール４４は、カラーの打ち込み突起６７の配置に対応するように相隔てられた対応する複数のスロット６８を含む。
【００６０】
エンコーダホイール４４が適切に方向付けられたら、相隔てられた特注の打ち込み突起にホイール４４をプレス嵌めすることができる。超音波による打ち込み又は溶接の使用によって、エンコーダホイールをエンコーダシャフト３８の末端側部分４２に接着する、取り付ける、及び締め付けることができる。実際は、打ち込み突起は、外向きに変形され、頭部をマッシュルーム状にされている。これは、突起６７を半径方向外向きに放射状に膨らませ、このような膨らみを持つ突起を受入スロット６８の壁に対して留め付け、それによって、エンコーダホイールとブラケット部材との間の相対的な軸方向距離を固定している。もちろん、エンコーダホイール４４は、その他の多くの取り付け技術の適用によってエンコーダシャフト３８に締め付け又は接着されてもよいことがわかる。
【００６１】
エンコーダモジュールをブラケット部材４６に位置合わせして取り付けることによって、この具体的な実施形態では、エンコーダアセンブリ３６の組み立て時にエンコーダデバイス４０の主要コンポーネント（すなわち、エンコーダホイール４４及びエンコーダモジュール４５）を事前に位置合わせ及び較正することができる。これに対して、現在の応用は、バルブアクチュエータアセンブリの組み立て時にこれらのエンコーダコンポーネントを位置合わせ及び較正する必要がある。したがって、本発明のアクチュエータアセンブリの組み立ては、大幅に単純化され、これは、組み立て時間を短縮するとともに組み立てコストを削減する。
【００６２】
次に、図２及び図１７を見ると、アクチュエータケース２７は、ドライブモータデバイス２１に取り付けられる矩形の基部側部分７０と、バルブデバイス２２に着脱式に取り付けられる円筒状の末端側筒部分４３とを有するものとして示されている。ケースは、後ほど更に詳しく説明されるように、総じて、高強度であるように設計された比較的剛性の複合材料で構成されることが好ましいシェル構造によって提供される。
【００６３】
ケース２７の内壁は、長手方向に伸びるチャンバ軸３１に沿って基部側部分３４から末端側筒部分４３へケースを通って軸方向に伸びる中心貫通チャンバ２８を画定する。図３に最も良く示されるように、ドライブアセンブリ２４は、駆動軸をチャンバ軸と実質的に同軸に位置合わせするようにアクチュエータケース２７の基部側部分３４に収容され、エンコーダアセンブリ３６は、エンコーダシャフト回転軸４１をチャンバ軸と実質的に同軸に位置合わせするようにアクチュエータケースの中心部分に収容され、バルブデバイスは、バルブ軸２６をチャンバ軸３１と実質的に同軸に位置合わせするようにアクチュエータケースの末端側筒部分４３に少なくとも部分的に収容される。
【００６４】
本発明にしたがうと、事前に組み立てられたエンコーダアセンブリ３６は、エンコーダホイール４４及びエンコーダモジュール４５が一ユニットとしてアクチュエータケース２７の側面開口３２を通して落とし装着されるように構成される。エンコーダアセンブリを装着するその他の方法もあり、例えば、エンコーダアセンブリがアクチュエータアセンブリの前方から装着されてよい、又はアクチュエータアセンブリがエンコーダアセンブリの周囲に構築されてよい。図４、図５、図１７、及び図１８に最も良く示されるように、エンコーダアセンブリ３６は、側面開口３２を通して貫通チャンバ内に位置決めされる。先ずは、ブラケット部材の楔状挿入部分５１を使用することによって、エンコーダアセンブリ３６は、アクチュエータケースのチャンバ軸３１に実質的に垂直な方向に取り付け位置に向かって挿入される。
【００６５】
取り付け位置へのエンコーダアセンブリの位置合わせされた着座を促すために、サポート構造３７は、エンコーダシャフト軸４１に実質的に平行な方向に第１のブラケット壁４７から近位に伸びる１対の合わせピン７１、７１’を含む。これらの合わせピン７１、７１’は、ブラケット部材４６の後方部位に位置決めされ、ブラケット部材４６を、及びそれゆえにエンコーダアセンブリ３６を取り付け位置に適切に位置決めするためにＵ字型の位置合わせ壁７２と協働するように構成される。図１７及び図１８は、位置合わせ壁７２が、円筒状の合わせピン７１、７１’の最も外側の部分の間の間隔に実質的に等しい距離で互いから横方向に隔てられた１対の相対する外側接触壁７３、７３’を含むことを、最も良く示している。
【００６６】
外側接触壁７３、７３’は、エンコーダアセンブリを取り付け位置に誘導する形で相対する合わせピン７１、７１’に滑動式に接触するように位置決め及び方向付けされる（図３、図１８、及び図１９）。これらの相対する各接触壁７３、７３’は、好ましくは、互いに実質的に平行に方向付けられた対応する接触面内に実質的に含まれる。そのうえ、これらの壁は、更に、チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられる。もちろん、位置合わせ壁７２、並びに対応する合わせピン７１、７１’の配置及び位置決めは、エンコーダアセンブリをアクチュエータケース内に及びその他の関連コンポーネントに相対的に適切に位置決め及び方向付けするように協働する限り、その他の形をとってもよいことがわかる。
【００６７】
そのうえ、合わせピン７１、７１’は、第２のブラケット壁６４から遠位に伸びる形でブラケット部材４６を通り抜けて伸びてもよいことがわかる。合わせピン７１、７１’の末端側は、上述されたエンコーダモジュール４５の、取り付けための合わせピンを兼ねてよい。
【００６８】
ブラケット部材４６を取り付け位置において更に方向付けるために、ブラケット部材４６の挿入部分５１は、チャンバ内壁と突き合わせ接触するように形成及び寸法決定された突き合わせ端５２を含む。後ほど更に詳しく説明されるように、この突き合わせ接触は、取り付け位置にあるときに、チャンバ軸３１に実質的に垂直な−Ｙ方向（図３及び図５）へのブラケット部材の微小な変位を制限する。
【００６９】
ＰＣセンサボード６４及びコネクタ７６を保護するためにそれらの裏側を覆う着脱式のＰＣＢカバー７５が含まれる。ケース内の対応するスロット７８内に受け入れられる、ＰＣＢカバー上に設けられた１組の脚７７の使用によって、ＰＣＢカバー７５は、バルブデバイス２２がアクチュエータアセンブリ２３に取り付けられていないときにのみ取り外されるように設計される。各脚７７は、バルブデバイス２２がアクチュエータケース２７に取り付けられていないときに末端側筒部分の貫通チャンバの末端側開口を通してのみアクセス可能である終端タブ８０を含む（図１１及び図１２）。
【００７０】
次に、図２、図２０、及び図２１を参照すると、ドライブシャフト集合体を含むドライブアセンブリ２４が示されている。このドライブシャフト集合体は、この構成では、実際は、基部側に位置決めされた円盤状のギアキャリアプラットフォーム８２を有するシャフトキャリアデバイス８１と、ギアトレインアセンブリ８３と、円盤状の中間キャリアプラットフォーム８５とを主に含む、軸方向に配されたコンポーネントの集まりである。中間キャリアプラットフォーム８５が、ドライブアセンブリ２４の基部側部分に位置決めされる一方で、シャフトキャリアデバイス８１は、ドライブアセンブリ２４の末端側部分に位置決めされる。中間キャリアプラットフォーム８５及びシャフトキャリアデバイス８１は、ドライブシャフト回転軸３３に沿って同軸に位置合わせされ、互いに対して軸方向にサポートされるが、後ほど更に詳しく説明されるように、互いに対する相対的な回転結合を提供するのは、ギアトレインアセンブリ８３である。したがって、ドライブアセンブリ２４がケース２７内に組み付けられるときに、ドライブモータのモータシャフト３５は、中間キャリアプラットフォーム８５と回転式に嵌め合わされ、すると、中間のキャリアプラットフォーム８５は、ギアトレインアセンブリ８３と回転式に通じ合う。すると、ギアトレインアセンブリ８３は、ギアキャリアプラットフォーム８２を通じてシャフトキャリアデバイス８１と回転式に通じ合い、すると、ギアキャリアプラットフォーム８２は、エンコーダアセンブリがアクチュエータ２７内の取り付け位置に配されたときにエンコーダシャフト３８と嵌り合う。
【００７１】
一実施形態では、ギアトレインアセンブリ８３は、少なくとも１つのギア減速ドライブ８６を含み、該ドライブ８６は、ドライブモータデバイス２１のモータシャフト３５に結合される。ドライブモータの速度及び／又はバルブデバイスの所望回転作動速度によっては、１つの減速ギアトレインで十分かもしれない。高トルクで低速度のドライブモータデバイス２１が用いられるその他の実施形態では、第１のギア減速ドライブ８６と直列に第２のギア減速ドライブ８７が配されてよい。例えば、ドライブモータは、カリフォルニア州（９５０５４）サンタクララのラッセルアベニュー１９９０のリン・エンジニアリング（Lin Engineering）によって製造されるパーツ＃４１１８Ｌ−０３Ｅ−０６ＲＯのような、ステップ式の電気モータによって提供されてよい。
【００７２】
１つのギア減速ドライブ又は（図に示されるように）２つのギア減速ドライブのいずれが用いられるにせよ、各減速ドライブは、基本的に、従来と同様に機能する。簡潔に言うと、各減速ドライブ８６、８７は、プラネタリギアのセット９１、９２によって取り囲まれたそれぞれのピニオンギア８８、８９を含む。各プラネタリギアは、それぞれ、ギアキャリアプラットフォーム８２及び中間キャリアプラットフォーム８５のそれぞれのポスト９３、９５に回転式に取り付けられる（図２、図１６、及び図２１）。同様に、各キャリアプラットフォームは、ドライブシャフト軸３３を中心としてプラネタリギアを回転させる形でプラネタリギアによってアクチュエータケース内に浮いた状態でサポートされる。図３から最も良くわかるように、例えば、各プラネタリギア９１、９２は、それぞれのピニオンギア又はサンギア８８、８９の歯車、及びケースの基部側部分の近くにおいてケースの内壁に組み入れられた内部リングギア９６の歯車と係合するように方向付けられる。
【００７３】
したがって、モータシャフト３５及びモータピニオンギア８８がモータシャフト軸９０を中心として回転するのに伴って、第１の減速ドライブ８６のプラネタリギア９１は、モータピニオンギア８８を通じてそれぞれのポスト９３を中心として回転させられ、これは、ひいては、駆動軸を中心とした中間キャリアプラットフォーム８５の回転を引き起こす。すると、これは、中間キャリアプラットフォーム８５に固定式に取り付けられた第２のピニオンギア８９を回転させる。第１の減速ドライブ８６と同様に、第２の減速ドライブ８７のプラネタリギア９２は、第２のピニオンギア８７を通じてそれぞれのポストを中心として回転させられ、これは、ひいては、駆動軸３３を中心としたギアキャリアプラットフォーム８２の回転を引き起こす。全体として、これらのギアトレイン減速は、取り付けられたバルブデバイスを所望速度で作動させるように協働する。
【００７４】
次に、図２及び図２１を見ると、中間キャリアプラットフォーム８５は、そこから遠位に伸びる階段状の中心位置合わせポスト９７を有する概ね円盤状である。具体的な一実施形態では、第２のピニオンギア８９が、位置合わせポスト９７の周りに環状に一体的に形成され、中間キャリアプラットフォーム８５から直立している。しかしながら、第２のピニオンギアは、キャリアプラットフォームとは別個であってもよく、ただし、やはり同様にキャリアプラットフォームに取り付けられる。
【００７５】
位置合わせポスト９７と第２のピニオンギア８９との間には、駆動軸３３の周囲に広がる環状の受入スロット９８も形成される。このスロット９８は、説明されるように、キャリアプラグ１００の基部側部分を滑動式に軸方向に受け入れるとともに回転式にサポートするように形成及び寸法決定される。このプラグ１００は、組み立て時にシャフトキャリアデバイス８１と中間キャリアプラットフォーム８５とが連結されたときに、両者の間における軸方向の位置合わせを促すために、協働的な軸方向のサポートを提供する。
【００７６】
その一方で、シャフトキャリアデバイス８１（図１５及び図１６）は、その基部側部分に円盤状のギアキャリアプラットフォーム８２を含む。ギアキャリアプラットフォーム８２の一方の側から近位に伸びるのは、駆動軸を中心として等間隔に隔てられた複数のプラネタリギア取り付けポスト９５である。キャリアプラットフォームの反対の側において、そこから遠位に伸びるのは、その基部側部分からその末端に向けて徐々に内向きに先細る細長い中心シャフトキャリア１０１である。
【００７７】
簡潔に言うと、ドライブアセンブリ２４が組み立てられるとき、中間キャリアプラットフォーム８５は、基本的にドライブアセンブリの基部側部分を構成し、その一方で、シャフトキャリアデバイス８１は、基本的にドライブアセンブリの末端側部分を構成する。次いで、ドライブアセンブリ２４の基部側部分（すなわち中間キャリアプラットフォーム８５）を、モータシャフト３５の末端側部分に容易に結合することができる。
【００７８】
次に、図３及び図５を見ると、エンコーダアセンブリ３６がケースの側面開口３２を通して位置決めされて、取り付け位置に着座されたら、シャフトキャリアデバイスは、エンコーダシャフト３８の基部側部分に解放可能に結合することができる。これは、シャフトキャリア１０１の末端側部分を、アクチュエータケース２７の内壁の環状壁部位１０２によって画定された中心通路に通して位置決めすることによって、最初に実施される。
【００７９】
特定の一実施形態では、シャフトキャリア１０１の末端は、エンコーダシャフトのキー状基部側部分３９を滑動式に軸方向に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケット５５に入り込む開口を画定する。図９及び図１５は、受入ソケット５５の横断面寸法が、エンコーダシャフト３８の基部側部分３９のそれよりも僅かに大きいが実質的に同様であることを、最も良く示している。したがって、エンコーダシャフト基部側部分３９が受入ソケット５５内に軸方向に受け入れられたら、駆動軸３３を中心としたドライブアセンブリの回転運動は、エンコーダシャフト３８に伝達される。
【００８０】
具体的な一実施形態では、シャフトキャリア１０１をエンコーダシャフトに留め付けるために、エンコーダシャフト３８の基端にあるネジ孔５７内に螺合式に受け入れられる締め具５８が適用される（図２１）。締め具は、好ましくは、シャフトキャリアデバイス８１の基端から軸方向に内向きに伸びる軸方向に伸びるプラグ受入ソケット１０３内に位置決めされる従来のネジなどによって提供される。プラグ受入ソケット１０３からエンコーダシャフト受入ソケット５５へは、連絡通路１０４が伸びる。この通路１０４は、締め具５８の締め具シャフト１０５を軸方向に滑動式に受け入れるように構成され、キャリアプラグ受入ソケット１０３及びエンコーダシャフト受入ソケット５５のいずれの直径よりも寸法的に小さい直径を有する。
【００８１】
締め具５８は、エンコーダシャフト３８の基部側部分３９がシャフトキャリアの受入ソケット５５内に軸方向に受け入れられるときに、プラグ受入ソケット１０３の開口を通じて連絡通路１０４に挿入することができる。エンコーダシャフト３８の基端において、締め具シャフト１０５が締め具開口５７内に螺合式に受け入れられるのに伴って、締め具３８のヘッド部分１０６は、プラグ受入ソケット１０３の末端に形成された末端側ショルダ１０７に軸方向に接触し、シャフトキャリアデバイス８１をエンコーダシャフト３８に螺合式に留め付ける。
【００８２】
エンコーダアセンブリ３６がシャフトキャリアデバイス８１に留め付けられたら、ギアトレインアセンブリ８３の残りの部分（すなわち、プラネタリギア９１、９２、ピニオンギア８８、８９、及び中間ギアプラットフォーム）を組み立てることができる。駆動軸３３を中心とした、ドライブアセンブリコンポーネントの中心揃えを促すために、組み立て時には、モータシャフト３５及び中間キャリアプラットフォーム８５が、ともに、隣接するギアキャリアプラットフォーム８２と嵌り合う。図３及び図２１は、モータシャフト３５が、中間キャリアプラットフォーム８５の軸方向スロット１１０内に滑動式に挿入されてその中で回転するようにサイズ決定された末端側のフィンガ部分１０８を含むことを、最も良く示している。したがって、末端側のフィンガ部分１０８は、モータシャフト３５及びピニオンギア８８が回転するのに伴って、中間キャリアプラットフォーム８５の軸方向スロット１１０内において回転するが、それらの間における回転式のサポートは、回転駆動軸３３との部分的な軸方向の位置合わせを提供する働きをする。
【００８３】
上記のように、中間キャリアプラットフォーム８５とギアキャリアプラットフォーム８２との間おける回転サポート並びに軸方向の位置合わせ及び結合に関しては、それらの間にキャリアプラグ１００が適用される。したがって、中間キャリアプラットフォーム８５の環状受入スロット９８と、キャリアプラグ１００の基部側部分との間における関係と同様に、シャフトキャリアデバイス８１のプラグ受入ソケット１０３の横断面寸法は、その中にキャリアプラグ１００の末端側部分を滑動式にちょうど受け入れ可能であるために、キャリアプラグの末端側部分の横断面寸法よりも僅かに大きいが実質的に同様である。したがって、入れ子式に合体されて取り付け関係になったら、ドライブトレインアセンブリは、これらのドライブアセンブリコンポーネントを、駆動軸３３を中心として位置合わせされた形で回転させる。
【００８４】
ギアトレインアセンブリのギア減速比に応じ、シャフトキャリアデバイス８１及び中間キャリアプラットフォーム８５のそれぞれの回転軸を中心とした回転速度は異なる。したがって、キャリアプラグ１００は、シャフトキャリアデバイス８１のプラグ受入ソケット１０３内及び中間キャリアプラットフォーム８５の環状受入スロット９８内の少なくとも一方又は両方において回転される。このため、キャリアプラグは、一方又は両方のキャリアプラットフォームに対する軸受けサポートを必要とする。
【００８５】
具体的な一実施形態では、キャリアプラグ１００は、中間キャリアプラットフォーム８５の環状受入スロット９８内において回転している一方で、シャフトキャリアデバイス８１に対しては回転静止しているように構成される。これは、ギアがその他の内部嵌め合いコンポーネントと中心揃え及び位置合わせされるという点で有益である。
【００８６】
キャリアプラグ１００をシャフトキャリア１０１に相対的に回転固定し、これら２つのコンポーネントをそれぞれの回転軸を中心として、単一のユニットして回転させるために、キャリアプラグ１００の末端側部分は、軸方向に伸びる１対の相対するリブすなわちキー部分１１２を含む。キャリアプラグキー部分１１２に適応するために、シャフトキャリアデバイス８１のプラグ受入ソケット１０３を画定する円筒状の壁は、キャリアプラグが受入ソケット１０３内に受け入れられるのに伴ってキーをその中に滑動式に受け入れるようにサイズ決定及び寸法決定された軸方向に伸びる１対の対応するキースロット１１３を画定する。
【００８７】
図３に示されるように、マイクロ流体バルブシステム２０のコンポーネントが適切に位置合わせされたときに、ドライブシャフト軸３３、エンコーダシャフト軸４１、及びバルブシャフト軸は、全て、互いに実質的に同軸であるとともにチャンバ軸３１と実質的に同軸であるように方向付けられる。しかしながら、本発明にしたがうと、本発明のマイクロ流体バルブシステム２０は、バルブシャフト２５へのドライブアセンブリ２４の動作結合を維持しつつ、アクチュエータケース内において、３つの自由度に沿った（図１１〜１３）、一ユニットとしてのエンコーダアセンブリの微小な運動すなわち浮遊を可能にする。
【００８８】
したがって、エンコーダシャフト３８の基部側部分３９とドライブアセンブリ２４との間における、及びエンコーダシャフトの末端側部分とバルブシャフト２５との間における微小な位置ずれは、３つの自由度のうちの１つ又は２つ以上の自由度に沿ったエンコーダアセンブリ３６の微小な変位によって適応される。エンコーダアセンブリ３６のエンコーダホイール４４及びエンコーダモジュール４５は、アクチュエータケース内への組み付けに先立って、事前に較正及び位置合わせされており、したがって、上述されたいかなる微小な位置ずれも、エンコーダデバイス４０の機能性に影響を及ぼすことはない。
【００８９】
合わせピン７１、７１’と、アクチュエータケース２７の接触壁７３、７３’との間における位置合わせされた接触は、Ｘ−Ｘ方向に沿った、一ユニットとしてのエンコーダアセンブリの変位を阻止又は抑制する。図１８に示されるように、Ｘ−Ｘ方向は、チャンバ軸３１の方向に伸びるＺ−Ｚ方向に垂直である。更に、２つの接触壁７３、７３’を実質的に内包する平行面は、Ｘ−Ｘ方向に実質的に垂直であるとともにＺ−Ｚ方向に実質的に平行であるように方向付けられる。相対するこれらの接触壁７３、７３’は、したがって、Ｘ−Ｘ方向に沿った、合わせピン７１、７１’の、及びそれゆえに一ユニットとしてのエンコーダアセンブリ３６の変位を実質的に阻止する。
【００９０】
しかしながら、相対する位置合わせ壁は、＋Ｚ方向への（図１２及び図１８）若しくはＹ方向への（図１１）各合わせピン７１、７１’の微小な変位を阻止しない、又は合わせピン７１、７１’がＹ−Ｙ方向に沿って非均等距離で微小に変位するのに伴った、回転軸１１５を中心としたエンコーダアセンブリ３６の微小な回転（図１３及び図１８）を阻止しない。全体として、これらの運動は、本発明の、アクチュエータケース内の取り付け位置におけるエンコーダアセンブリ３６の微小な（おおよそ）変位の３つの自由度を説明している。
【００９１】
より具体的には、図１１に戻り、第１の自由度は、Ｙ−Ｙ方向に沿った、一ユニットとしてのエンコーダアセンブリ３６の微小な変位である。言及されたように、この方向は、側面開口３２を通るエンコーダアセンブリ３６の挿入方向（図４及び図５）に実質的に一致するように方向付けられる。本発明にしたがうと、例えば、（図示されてはいないが）モータシャフト３５のモータシャフト軸９０と、バルブデバイス２２のバルブシャフト回転軸２６との間におけるＹ−Ｙ方向への微小な位置ずれ（図１１）は、＋Ｙ方向へのエンコーダアセンブリ３６の変位と、モータシャフト３５の末端側フィンガ部分１０８をこのフィンガ部分１０８に垂直に通って伸びる軸を中心としたＸ−Ｘ方向へ中間キャリアプラットフォーム８５の微小な回転とによって適応される。全体として、図３を図１１と比較し、本発明にしたがうと、これらの微小な位置ずれは、取り付け位置から＋Ｙ方向へのブラケット部材４６の変位によって適応することができる。具体的な一実施形態では、アクチュエータケースの接触リブ４９に対する突き合わせ端５２の変位の範囲は、図３に示される精密な向きから＋Ｙ方向に少なくとも約０．０１３インチ〜０．０１４インチ（約０．０３３〜０．０３６センチ）の範囲である。
【００９２】
図１２は、アクチュエータケースのチャンバ軸３１に平行なＺ−Ｚ方向に沿った、第２の自由度に沿ったエンコーダアセンブリの運動を最も良く示している。繰り返し述べるが、（図示されてはないが）モータシャフト３５とバルブシャフト２５との間におけるＺ−Ｚ方向への微小な位置ずれは、ドライブアセンブリコンポーネント間の分離によって吸収される。特定の一実施形態では、キャリアシャフトデバイス８１は、キャリアプラグ１００の基部側部分が中間キャリアプラットフォーム８５の環状受入スロット９８から遠位に動くのに伴って、Ｚ−Ｚ方向に沿って中間キャリアプラットフォーム８５から離れることができる。全体として、この構成は、エンコーダアセンブリ３６が、図３において、少なくとも約０．０４０〜０．０４１インチ（約０．１０２〜０．１０４センチ）の範囲で＋Ｚ方向に微小に変位することを可能にする。
【００９３】
次に、図１３及び図１８を見ると、第３の自由度は、合わせピン７１、７１’が、対応する接触壁７３、７３’に沿って取り付け位置から＋Ｙ方向に非均等距離で微小に変位するのに伴った、エンコーダアセンブリ３６の、（実質的にＺ−Ｚ方向に伸びる）回転軸１１５を中心とした集合的回転の結果である（図１３及び図１８）。結果生じるエンコーダアセンブリ３６の回転は、チャンバ軸３１に実質的に平行に伸びるとともに合わせピン７１、７１’のそれぞれの長手方向軸の間を二等分する地点において方向付けられた回転軸１１５を中心とした回転である。全体として、図１３に示されるように、この構成は、エンコーダアセンブリ３６が軸１１５を中心として少なくとも約±３°の範囲で回転式に微小に変位することを可能にする。
【００９４】
本発明にしたがうと、マイクロ流体バルブシステム２０は、１つのアクチュエータアセンブリ２３に１つ又は２つ以上の多位置バルブデバイス２２が着脱式に取り付けられて、それぞれ再構成された全く異なる液体終端システムとして機能することも可能にする。例えば、６位置マイクロ流体バルブシステムが、１０位置マイクロ流体バルブシステムに、又はひいては１５位置マイクロ流体バルブシステムに再構成されてよく、いずれも、同じアクチュエータアセンブリによって動作及び制御される。最多で９６位置のバルブが使用可能であるが、一般的には、最多で２４位置のバルブが実用的である。後ほど更に詳しく説明されるように、選択されたバルブがアクチュエータアセンブリに対して位置合わせ及び取り付けされ、そのバルブが識別されたら、エンコーダアセンブリ３６は、その選択されたバルブデバイスを動作させるように再プログラムすることができる。再構成されたバルブシステムは、したがって、２タイプ以上の多位置マイクロ流体バルブを制御するように動作することができる。
【００９５】
バルブデバイス２２は、液体クロマトグラフィなどの解析プロセスに適用される従来の高圧多孔バルブ又は高圧多位置バルブによって提供されてよい。例えば、従来のせん断面バルブは、モデル番号７７７０−２６２の、レオダイン（Rheodyne）のTitanHTバルブ又はTitanHTEバルブなどである。図１４に示されるように、これらのバルブデバイス２２は、通常は、多位置バルブコンポーネントをその中に内包した円筒状のケースボディ１２０を含む。簡潔に言うと、バルブコンポーネントは、通常は、それらの間の境界面において流体密接触しているロータデバイス１２１とステータデバイス１２２とを含む（図３）。簡潔に言うと、ロータデバイス１２１は、バルブ回転軸２６を中心としてバルブシャフト２５に回転式に取り付けられており、１つ又は２つ以上の流体チャネルを画定するロータ面を内包している。ロータ面が、ステップ式モータデバイス２１を通じてバルブ軸２６を中心として制御式に回転されるのに伴って、ロータデバイスの面内に内包された１本又は２本以上の流体チャネルは、ステータデバイスのステータ面に沿って内包された複数の流体ポートとの間における連絡管すなわち連絡通路として機能する。要するに、ロータ面チャネルが、ステータ面上の対応する流体ポートと位置合わせされるのに伴って、ロータ面チャネルを通じて対応する流体ポートとの間において流体を連絡させることが可能になる。
【００９６】
したがって、選択されたバルブデバイス２２を、結合デバイス１２３を通じてアクチュエータアセンブリ２３に対して位置合わせ及び取り付けすることによって、バルブデバイス２２の切り替え位置決めを、エンコーダアセンブリ３６とステップ式ドライブモータデバイス２１との間に配された制御ユニット（不図示）を通じて精密に制御することができる。本質的に、この構成は、エンコーダホイール４４を通じてエンコーダシャフト３８を精密に動作させる及び位置決めすることを可能にする。したがって、どの多位置バルブデバイス２２がアクチュエータケース２７内に適切に位置合わせ及び着座されたかを決定することによって、制御ユニットは、任意のバルブについて精密な動作を実現できるように、その検出されたバルブに対応するようにプログラム及び動作することが可能である。
【００９７】
上記のように、実質的に同軸に位置合わせされたシャフト間におけるトルクの伝達を可能にする結合デバイス１２３が、バルブデバイスシャフトをアクチュエータアセンブリシャフトに着脱式に結合するために用いられる。したがって、駆動アクチュエータ２４のドライブシャフト集合体の回転は、バルブ軸２６を中心としたバルブシャフト２５の回転を付与する。具体的な一実施形態では、結合デバイス１２３は、エンコーダシャフト３８の末端側部分４２の筒部位１２５を含み、この部位は、バルブシャフト２５の基部側部分をその中に滑動式に軸方向に受け入れるように形成及び寸法決定された実質的に円筒状の受入ソケット６０を画定する。
【００９８】
同軸位置合わせを更に促すために、図３及び図１４は、バルブシャフト２５がそこから軸方向に突き出す末端側ニップル部分１２６も含むことを、最も良く示している。このニップル部分１２６に適応するために、受入ソケット６０は、更に、対応するニップル部分１２６をその中に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された縦中空部１２７を含む。同様に、結合デバイス１２３のコンポーネント間の相互接続において、シャフトキャリアデバイス８１の末端側筒部分４２に形成された受入ソケット６０の横断面寸法も、やはり、その中に結合デバイスを滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定される。
【００９９】
アクチュエータアセンブリへのバルブデバイス２２の結合動作では、結合デバイス１２３をエンコーダホイール４４に相対的に適切に位置合わせすることが重要である。この位置合わせは、バルブシャフト２５を横断して伸びる通路１２８内にプレス嵌めされて設けられたピン部材６２を提供することによって実施される。ピン部材６２の一端には、ピン部材のシャフト部分１３１よりも広い直径を有することによってピン部材が通路１２８を通り抜けることを阻止するヘッド部分１３０がある。
【０１００】
説明されたような、横断して設けられたピン部材６２に適応するために、シャフトキャリアデバイス８１の末端側部分４２の筒部位１２５には、対応する位置合わせスロット６１が横断して伸びる。横断する位置合わせスロット６１の一方の側は、もう一方の側よりも僅かに広く、その一方の側がピン部材のヘッド部分１３０を受け入れ、もう一方の側がシャフト部分を受け入れる。したがって、バルブシャフト２５の基部側部分は、シャフトキャリアデバイス８１に対して１つの向きでのみ位置合わせ及び結合することができる。
【０１０１】
したがって、選択されたバルブデバイス２２をアクチュエータアセンブリ２３に結合するときに、結合デバイス１２３は、エンコーダシャフト３８に相対的に適切に位置合わせ及び方向付けされる。コンポーネントの係合時には、バルブシャフト２５がアクチュエータアセンブリ２３のエンコーダシャフト３８に向かって軸方向に動くのに伴って、バルブシャフト２５の基端は、エンコーダシャフト３８の筒部分４２の受入ソケット６０内に軸方向に挿入される。バルブデバイスがアクチュエータケースに向かって軸方向に前進を続けるのに伴って、バルブシャフト２５のニップル部分１２６は、末端側筒部位の受入中空部１２７（図３）内に滑動式に受け入れられる。同時に、横断して設けられたピン部材６２は、横断する位置合わせスロット６１内に滑動式に受け入れられる。したがって、この構成では、バルブシャフト２５が結合デバイス１２３を通じてエンコーダシャフト３８と嵌め合わされたら、エンコーダシャフト軸４１及びバルブ軸２６は、それぞれ、互いと、及び、概してチャンバ軸と実質的に同軸に方向付けられる。更に、結合デバイス１２３は、非常に高いねじれ剛性も与えるので、バルブシャフト２５及びエンコーダシャフト３８は、単一のユニットとして効果的に機能する。
【０１０２】
バルブシャフト２５がエンコーダシャフト３８と嵌め合わされたら、バルブデバイス２２は、動作時におけるアクチュエータアセンブリとの間の相対的回転を阻止するために、アクチュエータアセンブリに留め付ける必要がある。バルブデバイスを留め付けるために、バルブデバイスは、アクチュエータアセンブリ２３のケース２７に着脱式に固定される。具体的な一構成では、バルブデバイス２２の円筒状ボディ１３２の少なくとも基部側部分が、アクチュエータケース２７の末端側筒部分４３の末端側開口（図３及び図１７）内に、そして貫通チャンバ２８内に受け入れられる。この構成は、更に、バルブボディ１３２とアクチュエータケース２７との間に横方向のサポートを提供するので、いずれのコンポーネントに作用するいかなる横力も、結合デバイス又は回転シャフトに伝達されない。
【０１０３】
結合デバイス１２３のコンポーネントが相互に係合するのに伴って、バルブボディ１３２の基部側部分は、同時に、筒部分の末端側開口１３３を通してアクチュエータケース２７の貫通チャンバ２８内に滑動式に受け入れられる。バルブボディ１３２の基部側向き環状ショルダ１３５は、バルブボディ１３２から半径方向外向きに突き出しており、ケースの筒部分４３の環状リム１３６に突き当たって筒部分４３への受け入れを制限する働きをする。この嵌め合いは、また、長手方向における、結合デバイスコンポーネントとドライブシャフトコンポーネント集合体との相互係合とも一致する。
【０１０４】
バルブボディをアクチュエータケースに完全に留め付けるために、環状リム１３６の外側壁に螺合式に取り付けられるスパナナット１３８が用いられる。スパナナット１３８のねじ筋が、対応する環状リム１３６のネジ筋と嵌り合うのに伴って、スパナナットのリップ部分が、バルブボディ１３２の突き出し環状ショルダ１３５に係合し、バルブデバイス２２をアクチュエータアセンブリ２３にロックする。
【０１０５】
スパナナットによる、バルブデバイス２２に対するこの軸方向の押し付けは、バルブデバイス２２とモータデバイス２１との間においてエンコーダシャフト３８とドライブシャフトコンポーネント集合体とを押し合わせるという更なる利点を提供する。これは、動作時にコンポーネント間における軸方向運動を排除するために、及びアクチュエータケース内にバルブを留め付けるために重要である。
【０１０６】
また、ステータデバイスのステータ面のポートを、それらのポートが選択的に接続可能であるようにロータ面のチャネルと適切に連絡させるためには、それらのポートを適切に位置合わせ又は位置決めすることも必須である。同様に、この位置合わせは、バルブデバイスを位置合わせして方向付けるためにバルブデバイス２２のボディ１３２とアクチュエータアセンブリ２３のケース２７との間で協働するように構成されたバルブキーメカニズム１４０を提供することによって実施される。図３、図１０、及び図１４は、キーメカニズム１４０が、単純なキーとスロットとからなる構成によって提供されることを、最も良く示している。一実施形態では、ケースの筒部分４３の環状リム１３６が、長手方向に伸びる突起スロット１４１を含む一方で、バルブデバイス２２のボディ１３２は、そこから半径方向に突き出す突起１４２を含む。突起スロット１４１は、アクチュエータケースの末端側筒部分４３内にバルブボディ１３２が受け入れられるときに突起１４２を長手方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定される。バルブボディ１３２とアクチュエータケース２７との間におけるこの位置合わせは、バルブをアクチュエータ内に位置決めし、それによって、ステータデバイス１２２のポートを、ロータデバイス１２１のロータチャネルによって選択的にアクセス可能な既知の向きに位置決めする働きをする。
【０１０７】
本発明の別の態様では、システムの全ての係合コンポーネントが、いかなる外部潤滑の適用の必要性も排除する材料で構成される。ギアトレインコンポーネント、結合デバイスコンポーネント、及び軸受けコンポーネントの材料組成に潤滑充填剤又はカプセル封入潤滑剤を組み入れることによって、外部潤滑を求めるいかなるメインテナンス要求も排除する十分な量の潤滑が与えられる。したがって、システムの全作動寿命にわたってメインテナンス要求が大幅に低減される。
【０１０８】
例えば、具体的な一実施形態では、システムのコンポーネントは、その全部又は一部を、ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ若しくはＴＥＦＬＯＮ（商標））又はポリパーフルオロポリエーテル（ＰＦＰＥ）などの潤滑充填剤を内包する射出成形された高強度設計複合材料で構成することができる。例えば、ボール軸受け、ギア、結合部材、ドライブシャフト、及びキャリアプラットフォームは、全て、約１５％のＰＴＦＥを組み入れた約３０％のガラス充填ナイロンなどの、高強度射出成形プラスチックで構成される。ボール軸受けは、加えて、約１％のＰＦＰＥを組み入れている。これらの組成は、非常に長い動作寿命を伴った高強度及び高ねじれ剛性を提供し、それと同時に、いかなる追加の外部潤滑も必要とすることなく何百万回もの作動を可能にする。同様に、アクチュエータケース２７も、やはり、約１５％のＰＴＦＥを組み入れた約３０％のカーボン充填ポリエステルなどの、高強度射出成形プラスチックで構成される。
【０１０９】
本発明の更に別の態様では、アクチュエータアセンブリにどのタイプ又は種類のバルブデバイス２２が着脱式に取り付けられているかの識別を促すために、バルブ識別デバイス（不図示）が含められる。前述されたように、本発明は、同じアクチュエータアセンブリ２３に２つ又は３つ以上の異なる多位置バルブデバイスが取り付けられることを可能にしつつもその精密な動作を可能にする。しかしながら、取り付けられたバルブデバイスを適切に動作させるためには、どのバルブデバイスがアクチュエータアセンブリに現在取り付けられているか（すなわち、それが６位置バルブであるか又は１０位置バルブであるかなど）を識別することが必須である。
【０１１０】
識別デバイスは、バルブデバイスに添付された一連のマークのように単純であってよく、この場合、オペレータは、どの命令セットが上記の制御ユニット（不図示）に対応するかを能動的に選択する必要があるであろう。識別は、しかしながら、電子的に実施されるほうが好ましい。現在では、主に小売業界において情報を迅速に伝達するために、２つの技術が広く応用されている。技術の１つは、より多くの情報をコード化するためにＵＰＣ商品コーディング及び３Ｄグリッドパターンにおいて広く使用されている、ラインフォーマットでの光学バーコーディングである。小売業界において好評を博している識別技術は、無線周波数ＩＤ（ＲＦＩＤ）である。ＲＦＩＤは、小売業界において商品を保証するために及びＲＦ照会に受動的に応答するために又はポーリングされたときに能動的に（バッテリを伴った、より複雑なデバイス）情報をブロードキャストするために、通常に適用されている。
【０１１１】
この具体的な応用では、これらの能動ＲＦＩＤデバイスは、マスタ制御ユニットとやり取りするために及びマスタ制御ユニットによってプログラムされるために用いることも可能である。対応するバルブデバイスにトランスミッタデバイスを取り付けることによって、その機器と嵌め合わされる可能性がある全ての互換性モジュールを、マスタコントロールユニットに結合されたレシーバ（リーダ）デバイスを用いて読み取ることができる。マスタコントローラは、識別及び／又は受信されたＩＤ番号に対応する命令セットによってプログラムされる必要がある。このようにすれば、システムは、そのバルブデバイスに対応する命令セットに合わせて制御ユニットを自動的に構成することができる。
【０１１２】
更に、このようなＲＦＩＤデバイスは、情報伝達手段としてシステムに適用することができる。もしコンポーネントがメインテナンス目的又は再構成目的のいずれかのために交換可能であれば、解析機器の能力は、向上されるであろう。メインテナンスの場合は、マスタコントローラがコンポーネントのメインテナンスをいつ要求するかを知ることができるように、機器コントローラに伝達される情報の一部は、予期される寿命又は定期的なメインテナンスを含んでよい。セットアップ又は構成の場合は、ＩＤコードは、１）アクチュエータに対するモータ駆動パラメータの再定義（速度又はトルクの変更に有用である）、及び、２）センサ出力の再定義（アクチュエータの角度位置の変更に有用である）、を含みえる再プログラミング命令セットを初期化するであろう。したがって、新規の応用は、或るタイプのコーディングを用いて、マスタコントローラにその特定の構成の特性及び能力を知らせることである。
【０１１３】
本発明は、発明を実施する好ましい形態及びその変更に関連して説明されているが、当業者ならば、以下の特許請求の範囲内においてその他の多くの変更が可能であることを理解するであろう。したがって、発明の範囲は、いかなる形であれ上記の説明によって限定されることを意図されず、むしろ、専ら以下の特許請求の範囲を参照することによって決定される。
【図１】
2013500452.tif 000003
【図２】
2013500452.tif 000004
【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
2013500452.tif 000013
【図１８】
2013500452.tif 000014
【図１９】
2013500452.tif 000015
【図２０】
2013500452.tif 000016
【図２１】
2013500452.tif 000017
【図３】
2013500452.tif 000018
【図４】
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【図５】
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【図１１】
2013500452.tif 000021
【図１２】
2013500452.tif 000022
【図１３】
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【手続補正書】
【提出日】平成24年5月1日(2012.5.1)
【手続補正２】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ドライブモータと多位置マイクロ流体バルブデバイスとの間に動作可能に取り付けられるマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、前記バルブデバイスは、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを有し、前記アクチュエータアセンブリは、
基部側部分と末端側部分とチャンバ軸とを有する内部貫通チャンバを画定する内壁と、外壁とを有するアクチュエータケースと、
前記チャンバ内において前記基部側部分の近くに回転式に位置決めされ、前記チャンバ軸と実質的に同軸に位置決めされた回転駆動軸を有するドライブアセンブリであって、前記駆動軸は、前記ドライブモータに回転式に結合された基部側部分を有する、ドライブアセンブリと、
サポート構造と、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記サポート構造に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトと、前記エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記エンコーダシャフトに取り付けられたエンコーダホイールと、前記サポート構造に取り付けられたエンコーダモジュールとを含む独立型のエンコーダアセンブリであって、前記エンコーダデバイスモジュールは、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの回転位置を決定するために、事前にセットされた一ユニットとして前記エンコーダホイールと協働し、前記サポート構造は、前記ケース内における取り付け位置への位置決め用に構成され、前記多位置流体バルブデバイスが前記アクチュエータケースの前記末端側部分に取り付けられたときに、前記ドライブアセンブリの末端側部分への前記エンコーダシャフトの基部側部分の回転結合を可能にするとともに前記バルブシャフトの基部側部分への前記エンコーダシャフトの末端側部分の回転結合を可能にする、エンコーダアセンブリと、
を備え、
前記サポート構造は、前記アクチュエータケースへの直接的な剛結合を有さない、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２】
請求項１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記サポート構造は、３つの自由度における前記ケースに相対的な前記エンコーダアセンブリの微小な運動を許容するために、前記取り付け位置において、前記ケースと協働するように構成される、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項３】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に平行な方向への微小な運動を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項４】
請求項３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０４１インチ（約０．１０４センチ）の範囲である、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項５】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項６】
請求項５に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０１４インチ（約０．０３６センチ）の範囲である、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項７】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸から隔てられたしかしながら前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた軸を実質的に中心とした微小な回転運動を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項８】
請求項７に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記微小な回転運動は、少なくとも約±３°の範囲である、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項９】
請求項２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ケースの前記外壁は、前記外壁から前記内部貫通チャンバ内に至る側面開口を画定し、前記側面開口は、前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入を受け入れるように形成及び寸法決定される、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１０】
請求項９に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ケースは、前記ケース側面開口からアクセス可能な相対する位置合わせ壁を含み、
前記サポート構造は、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記相対する位置合わせ壁に滑動式に係合するように構成された２本の相隔たれた合わせピンを含み、前記位置合わせ壁は、前記位置合わせ壁に垂直な方向への前記合わせピンの変位を実質的に阻止する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１１】
請求項１０に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記相対する位置合わせ壁は、前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた対応する接触面内に実質的に含まれる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１２】
請求項１１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記相対する位置合わせ壁の前記対応する接触面は、更に、互いに実質的に平行に方向付けられる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１３】
請求項１０に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記サポート構造は、第１のブラケット壁と、相対する第２のブラケット壁とを有する略板状のブラケット部材を含み、前記合わせピンは、前記第１のブラケット壁から外向きに伸びる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１４】
請求項１３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダシャフト軸は、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁を横断するように方向付けられる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１５】
請求項１３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダモジュールは、前記第２のブラケット壁に取り付けられる、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１６】
請求項１３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ブラケット部材は、更に、前記第１のブラケット壁と前記第２のブラケット壁との間に広がるとともにその挿入部分に向かって互いに対して内向きに先細る相対する側壁を含み、前記挿入部分は、前記ケース側面開口を通した前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入の最初に挿入されるように構成される、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１７】
請求項１６に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
１つの自由度は、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含み、
前記ブラケット部材の前記挿入部分は、前記取り付け位置にあるときに、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な前記方向への前記ブラケット部材の前記微小な運動を制限するために、前記チャンバ内部壁と突き合わせ接触するように形成及び寸法決定された突き合わせ端を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１８】
請求項１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ドライブアセンブリは、前記エンコーダシャフトの前記基部側部分に動作可能に取り付けられるように構成された末端側シャフト部分を有するシャフトキャリアデバイスと、前記ドライブモータに動作可能に取り付けられるように構成された基部側部分を有するキャリアプラットフォームと、前記駆動軸を中心とした前記シャフトキャリアデバイスの回転速度の選択的制御のために前記キャリアプラットフォームと前記シャフトキャリアデバイスとの間に動作可能に配されたギアトレインアセンブリとを含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項１９】
請求項１８に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記シャフトキャリアデバイスの末端は、前記エンコーダシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２０】
請求項１９に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記シャフトキャリアデバイスの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２１】
請求項２０に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ドライブアセンブリは、更に、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記シャフトキャリアデバイスを前記エンコーダシャフトに着脱式に固定する締め具を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２２】
請求項１に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記エンコーダシャフトの末端は、前記バルブシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２３】
請求項２２に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記バルブシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記エンコーダシャフトの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２４】
請求項２３に記載のマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリであって、
前記ケース末端側部分は、前記バルブシャフトが前記エンコーダシャフトの前記受入スロットに受け入れられるときに、そこへの取り付けのために前記バルブデバイスの少なくとも一部分を滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された末端開口を有する筒部分を含む、マイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリ。
【請求項２５】
ドライブモータに動作可能に取り付けられる多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
基部側部分と末端側部分とチャンバ軸とを有する内部貫通チャンバを画定する内壁と、外壁とを有するケースと、
前記チャンバ内において前記基部側部分の近くに回転式に位置決めされ、前記チャンバ軸と実質的に同軸に位置決めされた回転駆動軸を有するドライブアセンブリであって、前記駆動軸は、前記ドライブモータに回転式に結合された基部側部分を有する、ドライブアセンブリと、
サポート構造と、エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記サポート構造に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトと、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの回転位置を決定するように構成されたエンコーダデバイスとを含む着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリであって、前記サポート構造は、前記ケース内における取り付け位置への位置決め用に構成され、前記ドライブアセンブリの末端側部分への前記エンコーダシャフトの基部側部分の回転結合を可能にする、着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリと、
複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを有し、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに前記エンコーダシャフトの末端側部分への前記バルブシャフトの基部側部分の回転結合を可能にする形で前記ケースの前記末端側部分に取り付け可能である多位置マイクロ流体バルブデバイスと、
を備え、
前記サポート構造は、前記アクチュエータケースへの直接的な剛結合を有さない、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２６】
請求項２５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダデバイスは、前記エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記エンコーダシャフトに取り付けられたエンコーダホイールと、前記サポート構造に取り付けられたエンコーダモジュールとを含み、前記エンコーダモジュールは、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの前記回転位置を決定するために、事前にセットされた一ユニットとして前記エンコーダホイールと協働する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２７】
請求項２５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記サポート構造は、３つの自由度における前記ケースに相対的な前記エンコーダアセンブリの微小な運動を許容するために、前記取り付け位置において、前記ケースと協働するように構成される、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２８】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に平行な方向への微小な運動を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項２９】
請求項２８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０４１インチ（約０．１０４センチ）の範囲である、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３０】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３１】
請求項３０に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記微小な運動は、少なくとも約０．０１４インチ（約０．０３６センチ）の範囲である、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３２】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記チャンバ軸から隔てられたしかしながら前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた軸を実質的に中心とした微小な回転運動を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３３】
請求項３２に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記微小な回転運動は、少なくとも約±３°の範囲である、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３４】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ケースの前記外壁は、前記外壁から前記内部貫通チャンバ内に至る側面開口を画定し、前記側面開口は、前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入を受け入れるように形成及び寸法決定される、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３５】
請求項２７に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ケースは、前記ケース側面開口からアクセス可能な相対する位置合わせ壁を含み、
前記サポート構造は、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記相対する位置合わせ壁に滑動式に係合するように構成された２本の相隔たれた合わせピンを含み、前記位置合わせ壁は、前記位置合わせ壁に垂直な方向への前記合わせピンの変位を実質的に阻止する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３６】
請求項３５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記相対する位置合わせ壁は、前記チャンバ軸に実質的に平行に方向付けられた対応する接触面内に実質的に含まれる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３７】
請求項３６に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記相対する位置合わせ壁の前記対応する接触面は、更に、互いに実質的に平行に方向付けられる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３８】
請求項３５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記サポート構造は、第１のブラケット壁と、相対する第２のブラケット壁とを有する略板状のブラケット部材を含み、前記合わせピンは、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁から反対方向へ外向きに伸びる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項３９】
請求項３８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダシャフト軸は、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁を横断するように方向付けられる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４０】
請求項３８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダモジュールは、前記第２のブラケット壁に取り付けられる、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４１】
請求項３８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ブラケット部材は、更に、前記第１のブラケット壁と前記第２のブラケット壁との間に広がるとともにその挿入部分に向かって互いに対して内向きに先細る相対する側壁を含み、前記挿入部分は、前記ケース側面開口を通した前記取り付け位置への前記エンコーダアセンブリの挿入の最初に挿入されるように構成される、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４２】
請求項４１に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
１つの自由度は、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な方向への微小な運動を含み、
前記ブラケット部材の前記挿入部分は、前記取り付け位置にあるときに、前記エンコーダシャフト軸に実質的に垂直な前記方向への前記ブラケット部材の前記微小な運動を制限するために、前記チャンバ内部壁と突き合わせ接触するように形成及び寸法決定された突き合わせ端を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４３】
請求項２４に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ドライブアセンブリは、前記エンコーダシャフトの基部側部分に動作可能に取り付けられるように構成された末端側シャフト部分を有するシャフトキャリアデバイスと、前記ドライブモータに動作可能に取り付けられるように構成された基部側部分を有するキャリアプラットフォームと、前記駆動軸を中心とした前記シャフトキャリアデバイスの回転速度の選択的制御のために前記キャリアプラットフォームと前記シャフトキャリアデバイスとの間に動作可能に配されたギアトレインアセンブリとを含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４４】
請求項４１に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記シャフトキャリアデバイスの末端は、前記エンコーダシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４５】
請求項４４に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記シャフトキャリアデバイスの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４６】
請求項４５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ドライブアセンブリは、更に、前記エンコーダアセンブリが前記取り付け位置にあるときに、前記シャフトキャリアデバイスを前記エンコーダシャフトに着脱式に固定する締め具を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４７】
請求項２６に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記エンコーダシャフトの末端は、前記バルブシャフトの基端を軸方向に滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された受入ソケットに入り込む開口を画定する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４８】
請求項４７に記載多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記バルブシャフトの前記基部側部分の横断面の面積と、前記エンコーダシャフトの前記受入ソケットの横断面の面積とは、前記エンコーダシャフト軸を略中心としてそれらが位置合わせされて回転式に嵌まり合うように協働する、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項４９】
請求項４８に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記ケース末端側部分は、前記バルブシャフトが前記エンコーダシャフトの前記受入スロットに受け入れられるときに、そこへの取り付けのために前記バルブデバイスの少なくとも一部分を滑動式に受け入れるように形成及び寸法決定された末端開口を有する筒部分を含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項５０】
請求項２５に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、
前記多位置流体バルブデバイスは、最多で９６位置の回転バルブを含む、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項５１】
請求項５０に記載の多位置マイクロ流体バルブシステムであって、更に、
前記アクチュエータアセンブリに着脱式に取り付けられるバルブデバイスのタイプの識別を促すように構成されたバルブ識別デバイスを備える、多位置マイクロ流体バルブシステム。
【請求項５２】
ドライブモータと多位置マイクロ流体バルブデバイスとの間に動作可能に取り付けられるマイクロ流体バルブアクチュエータアセンブリのための着脱式で独立型で自己完結型のエンコーダアセンブリであって、前記バルブデバイスは、複数の離散的な流体分配位置の間においてそのバルブ軸を中心として回転するバルブシャフトを有し、前記アクチュエータアセンブリは、チャンバ軸を有する内部貫通チャンバを画定する内壁を伴ったケースを有し、前記エンコーダアセンブリは、
第１のブラケット壁と、概ね相対する第２のブラケット壁とを有し、前記ケースの前記内部貫通チャンバ内へ前記内部貫通チャンバ内の取り付け位置に挿入されるようにサイズ決定及び寸法決定された剛性のブラケット部材と、
その基部側部分が前記第１のブラケット壁から外向きに伸びるとともにその末端側部分が前記第２のブラケット壁から外向きに伸びるように前記ブラケット部材に回転式に取り付けられたエンコーダシャフトであって、前記エンコーダアセンブリが前記アクチュエータケースの前記内部貫通チャンバ内の前記取り付け位置に実質的に位置決めされたときにエンコーダシャフト軸が前記チャンバ軸と概ね同軸になるように、前記ブラケット部材に相対的に方向付けられ、前記ブラケット部材は前記アクチュエータアセンブリケースへの直接的な剛結合を有さず、前記ドライブモータへの前記エンコーダシャフトの前記基部側部分の回転結合を可能にするとともに前記バルブシャフトへの前記エンコーダシャフトの前記末端側部分の回転結合を可能にする、エンコーダシャフトと、
前記エンコーダシャフト軸を中心とした回転のために前記エンコーダシャフトに取り付けられたエンコーダホイールと、
前記ブラケット部材に取り付けられ、前記エンコーダシャフト軸を中心とした前記エンコーダシャフトの回転位置を決定するために事前にセットされた一ユニットとして前記エンコーダホイールと協働するエンコーダモジュールと、
前記取り付け位置に向かって前記内部貫通チャンバ内への前記エンコーダアセンブリの誘導を促すために前記アクチュエータケースと協働する形で前記ブラケット部材に取り付けられた位置合わせデバイスと、
を備えるエンコーダアセンブリ。
【請求項５３】
請求項５２に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記位置合わせデバイスは、前記エンコーダアセンブリを前記取り付け位置に向かって誘導するために前記アクチュエータケースに滑動式に係合するように構成された２つの相隔たれた合わせピンを含む、エンコーダアセンブリ。
【請求項５４】
請求項５３に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記合わせピンは、前記第１のブラケット壁から外向きに伸びる、エンコーダアセンブリ。
【請求項５５】
請求項５４に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記エンコーダシャフト軸は、前記第１のブラケット壁及び前記第２のブラケット壁を横断するように方向付けられる、エンコーダアセンブリ。
【請求項５６】
請求項５５に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記エンコーダモジュールは、前記第２のブラケット壁に取り付けられる、エンコーダアセンブリ。
【請求項５７】
請求項５６に記載のエンコーダアセンブリであって、
前記ブラケット部材は、更に、前記第１のブラケット壁と前記第２のブラケット壁との間に広がるとともにその挿入部分に向かって互いに対して内向きに先細る相対する側壁を含み、前記挿入部分は、前記取り付け位置に向かって前記ケース貫通チャンバ内への前記エンコーダアセンブリの挿入の最初に挿入されるように構成される、エンコーダアセンブリ。
【国際調査報告】
2013500452.tif 000024
2013500452.tif 000025