(57)【要約】  ロータリアクチュエータをプロセス制御デバイスに接続するためのコレットが開示されている。例示のコレット(202)は、第一の面(302)と第二の面とを有する少なくとも一つの可撓性部材を備えている。第一の面は矩形状のシャフトと係合するように構成されている。また、第二の面は略矩形状の孔(304)の第三の面と係合するように構成されている。可撓性部材は、細長部材(308)の第一の端部に接続され、第三の面によって、細長部材(308)の軸方向に向かって変位されるように構成されている。細長部材は、プロセス制御デバイスのアクチュエータのうちの少なくとも一部に接続されるように構成されている。【選択図】  図３Ｂ
2008502865.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
プロセス制御デバイスに用いられるコレットであって、
矩形状のシャフトと係合するように構成されている第一の面と、略矩形状の孔の第三の面と係合するように構成されている第二の面とを有する少なくとも一つの可撓性部材を備えており、
前記少なくとも一つの可撓性部材が、細長部材の第一の端部に接続され、前記第三の面により前記細長部材の軸方向に向かって変位されるように構成され、
前記細長部材が、プロセス制御デバイスアクチュエータのうちの少なくとも一部に接続されるように構成されてなる、コレット。
【請求項２】
前記少なくとも一つの可撓性部材の前記第一の面に対向して第四の面を有する少なくとももう一つの可撓性部材をさらに備えており、前記少なくとも一つの可撓性部材および前記少なくとももう一つの可撓性部材が、それらの間で、前記矩形状のシャフト受け入れるように構成され、前記少なくとも一つの可撓性部材および前記少なくとももう一つの可撓性部材が、前記第三の面に前記第二の面が係合するとき、互いの方向に向かって変位されるように構成されてなる、 請求項１記載のコレット    
【請求項３】
前記細長部材が、前記プロセス制御デバイスアクチュエータのうちの少なくとも一部を形成してなる、 請求項１記載のコレット。
【請求項４】
前記第三の面が、カップリング、スリーブ、ナットおよびネジのうちの少なくとも一つに関連してなる、請求項１記載のコレット。
【請求項５】
前記第三の面がテーパ部を有してなる、請求項１記載のコレット。
【請求項６】
前記少なくとも一つの可撓性部材の前記第二の面がテーパ部を有してなる、請求項１記載のコレット。
【請求項７】
複数の可撓性部材をさらに備えており、
前記複数の可撓性部材および前記少なくとも一つの可撓性部材が、前記矩形状のシャフトを受けるように構成されている略矩形状の開口部を形成するように構成されてなる、請求項１記載のコレット。
【請求項８】
前記複数の可撓性部材が、それぞれ対応して、略矩形状の外面を形成する外面を有してなる、請求項７記載のコレット。
【請求項９】
前記細長部材の第二の端部が、ナットおよびボルトのうちの少なくとも一つと係合するように構成されてなる、 請求項１記載のコレット。
【請求項１０】
矩形状のシャフトに用いられるコレットであって、
細長部材に接続されるように構成されている複数の可撓性部材を備えており、
前記複数の可撓性部材の各々が、前記矩形状のシャフトを受け入れるように構成されている略矩形状の孔のうちの少なくとも一部を形成する内面を有しており、
前記複数の可撓性部材が、複数の位置調整用の溝を有している孔の面と係合する外面を形成しており、
前記孔の面は、前記複数の可撓性部材の各々の前記内面が前記矩形状のシャフトの一または複数の面と係合するように、前記複数の可撓性部材を前記細長部材の軸方向に向かって変位させるように構成されてなる、コレット。
【請求項１１】
前記外面がテーパ面を有してなる、請求項１０記載のコレット。
【請求項１２】
前記孔の面はスリーブに関連づけられるように構成されてなる、 請求項１０記載のコレット。
【請求項１３】
前記複数の可撓性部材および前記細長部材が一体的に形成されてなる、請求項１０記載のコレット。
【請求項１４】
前記複数の可撓性部材が、アクチュエータに関連づけられるレバーに機械的に接続されるように構成されてなる、 請求項１０記載のコレット。
【請求項１５】
前記細長部材が、レバーに機械的に接続されるように構成されてなる、請求項１０記載のコレット。
【請求項１６】
前記細長部材がレバーと一体的に形成されてなる、請求項１０記載のコレット。
【請求項１７】
前記複数の可撓性部材が、前記矩形状のシャフトに対して作用力を加えるように構成されてなる、 請求項１０記載のコレット。
【請求項１８】
前記細長部材が、ナットおよびボルトのうちの少なくとも一つと係合するように構成されているネジ部を有してなる、請求項１０記載のコレット。
【請求項１９】
前記外面が、前記複数の位置調整用の溝と係合するように構成されている複数の位置調整用エレメントを有してなる、 請求項１０記載のコレット。
【請求項２０】
矩形状のシャフトに用いるためのカップリングであって、
内部を貫通する通路と該通路と同軸にあるとともに前記通路に沿って少なくとも途中まで延びている略矩形状の孔とを有しているスリーブと;
前記通路の中へ延びるように構成されている第一の端部と、前記略矩形状の孔と係合するように構成されている第二の端部とを有しているコレットとを備えており、
前記第二の端部が、テーパ処理された外面を有しているとともに、前記略矩形状の孔と係合するための略矩形状の外面と、前記矩形状のシャフトと係合するための略矩形状の内面とを形成している複数の可撓性部材を有し、
前記可撓性部材は、前記テーパ処理された外面が前記略矩形状の孔と係合するに従って、前記略矩形状の内面により画定される略矩形状の周囲長を減少するように構成されてなる、カップリング。
【請求項２１】
前記第一の端部は、ナットおよびボルトのうちの少なくとも一つと係合するように構成されている複数のネジ山を有してなる、請求項２０記載のカップリング。
【請求項２２】
前記スリーブが、アクチュエータに回転可能に接続されるように構成されているレバーと一体的に形成されてなる、請求項２０記載のカップリング。
【請求項２３】
前記アクチュエータが、電動アクチュエータ、空圧アクチュエータ、油圧アクチュエータおよび、手動で操作するアクチュエータのうちの少なくとも一つである、請求項２２記載のカップリング。
【請求項２４】
前記矩形状のシャフトが弁に関連づけられてなる、請求項２０記載のカップリング。
【請求項２５】
前記テーパ処理された外面が複数の位置調整用エレメントを有し、前記略矩形状の孔が前記複数の位置調整用エレメントを受けるための複数の位置調整用の溝を有してなる、 請求項２０記載のカップリング。
【請求項２６】
コレットであって、
複数の内面を有している略矩形状の第一の孔および第一の外面を形成しているとともに、細長部材と一体的に形成されている複数の可撓性部材と、
前記複数の可撓性部材を受けるように構成されている第二の孔および第二の外面を有しているスリーブとを備えており、
前記複数の可撓性部材が、前記第二の孔内で摺動するように構成されており、
前記第二の孔の面が、前記複数の内面をプロセス制御デバイスと関連づけされたシャフトに係合させるために前記第一の外面と係合するように構成されてなる、コレット。
【請求項２７】
前記スリーブがナットを有してなる、請求項２６記載のコレット。
【請求項２８】
前記細長部材が、アクチュエータのうちの少なくとも一部と一体的に形成されてなる、請求項２６記載のコレット。
【請求項２９】
前記スリーブが、アクチュエータのうちの少なくとも一部と一体的に形成されてなる、請求項２６記載のコレット。
【請求項３０】
前記細長部材が、前記第二の孔を通って延びてナットおよびボルトのうちの少なくとも一つと係合するように構成されている複数のネジ山を有してなる、 請求項２６記載のコレット。
【請求項３１】
第一の外面が少なくとも一つの位置調整用エレメントを有し、前記第二の孔が少なくとも一つの位置調整用の溝を有しており、
前記少なくとも一つの位置調整用エレメントが、前記少なくとも一つの位置調整用の溝と係合するように構成されてなる、 請求項２６記載のコレット。
【請求項３２】
前記第一の外面がテーパ部を有してなる、請求項２６記載のコレット。
【請求項３３】
前記第二の孔の面がテーパ部を有してなる、請求項２６記載のコレット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的にプロセス制御デバイスに関するものであり、さらに詳細には、ロータリアクチュエータをプロセス制御デバイスに接続するためのコレットに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
流体プロセスシステムは、流体制御プロセスに関連するたとえば、温度、圧力および他のパラメーターを制御するために、ロータリ弁の如き弁を用いることが一般的である。ロータリ弁は、典型的には、アクチュエータへ機械的に接続される弁棒または弁シャフトを備えている。動作において、アクチュエータは、流体が弁を通過することを可能とする開弁位置と流体が弁を通過することを実質的に阻止する閉弁位置との間で弁要素(たとえば弁体)を移動させるべく弁シャフトを回転しうる。典型的には、ロータリ弁が配管と一列に並んで搭載されるので、弁要素(たとえば、弁体)が移動して(すなわち、開弁/閉弁して)、弁、すなわち配管を通過して流れる流体の流量を(たとえば、スロットル制御操作またはオン/オフ操作により)変えることが可能となる。
【０００３】
公知になっているように、アクチュエータは、開弁位置と閉弁位置との間で弁を動作させるべく弁シャフトに接続されることが一般的であり、電気式デバイス、空圧式デバイスまたは液圧式デバイスを用いて実現されうる。さまざまなアクチュエータに対するプロセス制御弁の互換性を促進するため、入手可能なほとんどのプロセス制御弁は、周知の標準規格に準拠したシャフトを備えている。たとえば、国際基準機構（ＩＳＯ）は、シャフトサイズ、シャフト寸法およびシャフト延長部材の仕様を定めた、正方形状のシャフトに対する基準を作成している。ＩＳＯの標準に準拠することによって、複数の製造会社によって製造されたアクチュエータおよび弁が、当該アクチュエータまたは当該弁の修正を必要とすることなく、相互に交換可能に接続されうることが担保される。具体的にいえば、弁シャフトの仕様またはＩＳＯの標準規格は、既製品のアクチュエータを購入する場合に非常に都合がよい。
【０００４】
既製品のアクチュエータのほとんどが、ＩＳＯの標準規格に準拠した正方形状の孔を有する受け部を提供するようになっている。典型的には、正方形状の孔は、ブローチング技術を用いて製造される。ブローチング技術においては、複数の歯を有する厚いのこぎりの如き切断工具が中実のシャフトまたは受け部を貫通させることによって、正方形状の弁シャフトを収容するための寸法に合わせて孔を形成するように正確に材料が取り除かれる。しかしながら、ブローチングは、適切な寸法の孔(すなわち、あまり大き過ぎないまたは小さすぎない孔)を形成するために必要となる精度または許容誤差にとっては不適当な技術である。ほとんどの場合、シャフト受け部の寸法がＩＳＯの標準規格に準拠することを担保するために、シャフト受け部の内部寸法は、弁シャフトの外部寸法に比べて、非常に大きく形成されている。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ほとんどのオン/オフ用途では、シャフト受け部の内部寸法は、機能を害することなく、弁シャフトの外部寸法に比べて著しく大きくされうる。しかしながら、弁要素(たとえば、弁体)の位置を完全に閉弁した位置と完全に開弁した位置との間で変えられる(たとえば、制御点の周辺において調整される)スロットル用途では、必要以上に大きく形成されたシャフト受け部は適切ではない。典型的には、必要以上に大きく形成されたシャフト受け部は、機械的接続を緩くさせるため、シャフト受け部とプロセス制御デバイスのシャフトとの間で空転が生じることとなる。
【０００６】
一般的に、空転は、シャフト受け部とシャフトとの間の回転角度の差として規定されており、典型的には、シャフト受け部とシャフトとの間の緩い接続の結果生じるものである。たとえば、シャフト受け部と略正方形状のシャフトとの間の接続が緩い場合、シャフト受け部の回転角度は、シャフトの回転による変位量とは異なりうる。
【０００７】
一般的に、空転により、弁体が不正確に位置調整され、弁を通って流れる流体の制御が劣悪なものとなる。空転は、アクチュエータの受け部とプロセス制御デバイスのシャフトとの間にくさびを押し入れるかまたはシャフトキーを押し入れることにより軽減されることが多い。しかしながら、くさびおよびシャフトキーの如き追加の部材は、現場における取り付けが困難であることに加えて、いったん取り付けられると、取り除くことが困難であるため、このように接続されたプロセス制御デバイスの将来の修理または交換が複雑なものとなる。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本明細書記載の例示のコレットは、略正方形状または略矩形状のシャフトと係合させるために、プロセス制御デバイスに用いられうる。一つの実施形態では、コレットは、第一の面と第二の面とを有している少なくとも一つの可撓性部材を備えうる。第一の面は矩形状のシャフトと係合するように構成されている。また、第二の面は略矩形状の孔の第三の面と係合するように構成されている。可撓性部材は、細長部材の第一の端部に接続されているとともに、第三の面により細長部材の軸方向に向かって変位させられるように構成されている。さらに、細長部材は、プロセス制御デバイスアクチュエータのうちの少なくとも一部に接続されるように構成されている。
【０００９】
他の実施形態によれば、コレットは、細長部材に接続されるように構成されている複数の可撓性部材を備えうる。可撓性部材の各々は、略正方形状または略矩形状のシャフトを受けるように構成されている略矩形状の孔のうちの少なくとも一部を形成する内面を備えうる。さらに、可撓性部材は、複数の位置調整用の溝がある孔の面と係合するための外面を形成している。孔の面は、可撓性部材を細長部材の軸方向に向かって変位させ、これらの可撓性部材の各々の内面を、略正方形状または略矩形状のシャフトの一または複数の面と係合させるように構成されている。
【００１０】
さらに他の実施形態によれば、コレットは、それを貫通して延びている通路と、この流路と同軸に並んでいるとともにこの通路に沿って少なくとも部分的に伸びている略正方形状または略矩形状の孔とを有しているスリーブに係合するように構成されうる。具体的にいえば、コレットは、通路の中へ延びるように構成されている第一の端部と、略正方形状または略矩形状の孔と係合するように構成されている第二の端部とを備えうる。第二の端部は、テーパ処理された外面と略矩形状の内面とを有する複数の可撓性部材を備えている。テーパ処理された外面は、略矩形状の孔と係合するための略矩形状の外面を形成しうる。略矩形状の内面は略矩形状のシャフトと係合するように構成されてもよい。可撓性部材は、テーパ処理された外面が略正方形状または略矩形状の孔と係合するに従って、略矩形状の内面により画定される略矩形状の周囲長を減少するように構成されている。
【００１１】
さらに他の実施形態によれば、コレットは、細長部材と一体的に形成されている複数の可撓性部材を備えうる。可撓性部材は、略矩形状の第一の孔と第一の外面とを形成しうる。第一の孔は複数の内面を備えている。コレットは、第二の外面と、可撓性部材を受けるように構成されている第二の孔とを備えているスリーブに係合するように構成されうる。可撓性部材は、第二の孔内で摺動するように構成され、また、第二の孔の面は、内面をプロセス制御デバイスに関連するシャフトに係合させるために、可撓性部材の第一の外面と係合するように構成されている。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
図１には例示の弁組立体100が示されている。この例示の弁組立体100は、たとえば温度、圧力または流量を制御するためにプロセス制御システムにおいて用いられうる。例示の弁組立体100は、流路を開くため、流路を閉じるため、および／または、流路の開口部(すなわち、スロットル)のサイズを変えるために用いられうる。たとえば、液体が例示の弁組立体100を含む流路を通って流れているときに例示の弁組立体100の開口部のサイズを変えると、流路中の液体の流量は、弁組立体が開弁されるまたは閉弁される程度に応じて、減少または増加される。
【００１３】
図１に示されているように、例示の弁組立体100は、弁102と、アクチュエータ104と、レバー106とを備えている。レバー106は、図２Ｂ〜図３Ｂに関連して以下に記載されているように、アクチュエータ104に機械的に接続されている。アクチュエータ104は、弁102を開弁/閉弁するために、軸を中心としてレバー106を駆動(すなわち、回転等を)させるように構成されている。
【００１４】
一般的に、レバー106は、機械的に、略矩形状または略正方形状のシャフト(たとえば、以下で記載される弁シャフト114)に機械的に接続されるように構成されている。本明細書で用いられる場合、用語「略矩形状」には略正方形状の幾何学形状が包含される。図２Ａ〜図２Ｂに関連して以下で記載される例示のコレットなどの如き軸継手は、略矩形状のシャフト(たとえば、略正方形状のシャフト)にレバー106を機械的に接続するために用いられうる。公知のカップリング技術とは異なり、本明細書記載の例示のコレットは、くさび、シャフトキーまたは同様のものを用いることなく、レバー106と、略矩形状(たとえば、正方形状)のシャフトとの間を密接に接続させるように構成されている。動作において、本明細書記載の例示のコレットは、アクチュエータ(たとえば、アクチュエータ104)と、弁102の如きプロセス制御デバイスとの間の空転を実質的に除去する。
【００１５】
以下でさらに詳細に記載するように、プロセス制御デバイスに用いられる例示のコレットは、矩形状のシャフトまたは正方形状のシャフトと係合するように構成されている略平坦な第一の面と、締結部材の面と係合するように構成されている第二の面とを有する少なくとも一つの可撓性部材を備えうる。この可撓性部材は、細長部材(たとえば、図３Ｂに関連して以下で記載されている細長部材308)の第一の端部へ接続され、締結部材によって細長部材の軸方向に向かって変位されうる。締結部材は、スリーブ、ナット、ネジなど(たとえば、図３Ａ〜図３Ｂに関連して以下でさらに詳細に記載されているレバー106、図６に関連して以下に記載されているナット604、または、図７に関連して記載されている貫通孔712a〜bを通される一または複数のネジ)を備えうる。例示のコレットとそれに対応する締結部材とは、プロセス制御デバイス(たとえば、弁102)にアクチュエータを接続するためにシャフトにクランプするための力を加えるカップリング(たとえば、以下に記載されているカップリング120、122)を形成しうる。
【００１６】
一般的に、本明細書記載の例示のコレットを実現するために、いかなる数の可撓性部材が用いられても良い。たとえば、図４Ａ〜図４Ｂに関連して以下に記載されているように、例示のコレット202は、４つの可撓性部材408a〜bを備えている。しかしながら、図７に関連して以下に記載されているように、例示のコレット702は、２つのクランプ部材または可撓性部材706a〜bを備えている。
【００１７】
ここで、図１をさらに詳細に参照すると、弁102は、弁箱108と、この弁箱108の内面またはチャンバ112内の位置に設けられている弁要素110(たとえば、弁体)と、隠れ線によって示されているように弁要素110に機械的に接続されている弁シャフト114とを備えている。弁シャフト114は、略正方形状のシャフトとして示され、正方形状シャフトに対するＩＳＯの基準に準拠するように設計されうる。しかしながら、弁シャフト114が、その他の形状(たとえば、任意の多角形状)およびサイズを用いて実現されても良い。
【００１８】
閉弁位置では、弁要素110は、当該弁要素110のシール面116が弁箱108の内面112と接触することによって弁箱108を通る液体の流れを阻止する着座位置に置かれうる。弁要素110を完全な開弁位置に移動させることは、弁要素110が内面112によって形成されている開口部に対して略垂直の向きになるように、弁シャフト114を回転させることを含みうる。弁要素110をスロットル調節することは、所望のプロセス流体の流量または圧力降下を達成するために、完全に開弁した位置と完全に閉弁した位置との間の弁要素110の位置を調節および制御することを含みうる。これに加えて、弁要素110のスロットル調節は、プロセス流体の流量および／または圧力を連続的に測定するように構成されているフィードバックシステムと関連させて行なわれても良い。そのとき、フィードバックシステムは、たとえば、プロセス流体の流量および／または圧力の変化に応答して、アクチュエータ104にレバー106を少なくとも部分的に駆動させうる。この場合、レバー106と弁シャフト114との間の空転を最小限に抑えることまたは減少させることが、弁要素110の正確なポジショニングの達成にとって重要なことである。
【００１９】
図１に示されているように、アクチュエータ104は、取り付け用ブラケット118を通じて、弁102に機械的に接続されている。アクチュエータ104は、弁シャフト114を回転させることが可能ないかなる動力付のまたは動力付でない駆動装置を備えていても良い。公知になっているように、アクチュエータは、電気式デバイス、空圧式デバイスおよび／または液圧式デバイスを用いて実現されることが一般的である。あるいは、アクチュエータ104は、たとえば手動デバイスなどの如きいかなる動力付でない駆動装置を用いて実現されても良い。
【００２０】
レバー106は、第一のカップリング120と第二のカップリング122とを備えている。第一のカップリング120が弁シャフト114に機械的に接続されているものとして示されているが、さらに、第二のカップリング122が、以下に記載されているように、弁シャフト114に機械的に接続されるように構成されても良い。レバー106は、第一のカップリング120および／または第二のカップリング122を通じて、弁シャフト114に回転力を与えうる。
たとえば、レバー106が回転すると、第一のカップリング120が、弁シャフト114を回転させて、弁要素110を閉弁位置と閉弁位置との間で移動させるようになっている。
【００２１】
レバー106は、当該レバー106とドローナット（ｄｒａｗ  ｎｕｔ）126との間に狭持されるワッシャー124と係合している。図３Ａおよび図３Ｂに関連して以下に記載されているように、ワッシャー124およびドローナット126により、第一のカップリング120および／または第二のカップリング122は、弁シャフト114と係合する(たとえば、クランプされる)ことが可能となる。さらに、カップリング120およびカップリング122は、アクチュエータ104が、図２Ａおよび図２Ｂに関連して以下に記載されているように、弁102のフェイルセーフオペレーションを変更するため180度回転されうるように、実質的に同等または同一であるように構成されている。
【００２２】
図２Ａおよび図２Ｂは、図１のアクチュエータ104の等角図である。図２Ａおよび図２Ｂには、図１のレバー106がアクチュエータ104に回転可能に接続される方法が概略的に示されている。図１に関連して上述されているように、アクチュエータ104は、シャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)を回転させるために、そのシャフトに機械的に接続されうる。アクチュエータ104がスプリングダイヤフラム型のアクチュエータとして示されているが、その他の適切な駆動装置が用いられても良い。また、アクチュエータ104は、当該アクチュエータ104の前部側面として示されている第一の面板204と、この第一の面板204(すなわち、アクチュエータ104の後部側面)の反対側にある第二の面板(図示せず)とを備えている。第一の面板204および第二の面板は実質的に同等または同一である。このことにより、以下に記載されているように、アクチュエータ104のフェイルセーフ作用を現場で構成(設定)することが可能となる。
【００２３】
レバー106は、たとえば弁シャフト114(図１)へクランプ力を加えるように構成されている例示のコレット202に機械的に接続されているかまたは他の方法によって係合されている。レバー106と例示のコレット202とは、図３Ａおよび３Ｂに関連して以下に記載されているように、第一のカップリング120(図１)および／または第二のカップリング122(図１)を形成しうる。これに加えて、レバー106は第一の面板204を通って延びているものとして示されている。同様に、レバー106は、第二の面板を通って延びているが、図２Ａおよび図２Ｂには示されていない。
【００２４】
アクチュエータ104のフェイルセーフ作用は、現場で構成することが可能である。
フェイルセーフ作用の構成により、動力(たとえば、電力、空圧力、油圧力など)が中断されたときに弁102(図１)が開弁するようになっているのかまたは閉弁するようになっているのかが決まる。たとえば、第一のカップリング120を弁シャフト114に機械的に接続することにより、フェイルセーフ作用を開弁用に構成しうる。それとは異なり、アクチュエータ104を矢印206により示される方向に物理的に回転し、弁シャフト114に第二のカップリング122を接続することで、フェイルセーフ作用を閉弁用に構成しうる。
【００２５】
図２Ａおよび図２Ｂに示されているように、第一の面板204は、取り付けブラケット118(図１)を通じてたとえば弁102(図１)に対してアクチュエータ104を機械的に接続するために用いられうる複数の取付孔208を備えている。図２Ｂでは、レバー106および例示のコレット202を暴露するために、第一の面板204がアクチュエータ104から取り除かれている。以下に、レバー106および例示のコレット202の組立体をさらに詳細に記載する。レバー106は、駆動要素210に機械的に接続されている。この駆動要素210は、アクチュエータ104によって往復運動またはストローク運動をさせられうるし、また、弁102を開弁/閉弁するためにレバー106を回転するように構成されうる。
【００２６】
図３Ａおよび図３Ｂは、図２Ａおよび図２Ｂのレバー106および例示のコレット202をより詳細に示す等角図である。具体的にいえば、図３Ａには、レバー106および例示のコレット202が組み立てられた状態で示されており、図３Ｂには、レバー106およびコレット202が分解された状態の等角図が示されている。組み立て状態では、レバー106と例示のコレット202とは、たとえば図１のカップリング120および／または122の如きカップリングを形成する。例示のコレット202は正方形状の孔302を備えているものとして示されている。この正方形状の孔は、図３Ａにおいて係合しているまたはクランプされている状態で示され、また、図３Ｂにおいては開いた状態で示されている。レバー106および例示のコレット202は、たとえば図１の弁シャフト114の如き弁シャフトと係合するまたはそれを回転する(すなわち、駆動する)ために適切ないかなる材料を用いて製造されても良い。さらに、レバー106および例示のコレット202は、たとえば、ダイカスト、鍛造などの如きいかなる適切な製造生産技術を用いて製造されても良い。
【００２７】
正方形状の孔302は、たとえば図１の弁シャフト114の如き矩形状または正方形状のシャフトを受けるおよび係合するまたはクランプするように構成されうる。さらに、正方形状の孔302は、正方形状のシャフトに対するＩＳＯ基準に準拠する正方形状のシャフトと係合するように構成されうる。しかしながら、正方形状の孔302は、いかなる所望の形状およびサイズを用いて実現されても良いし、また、略同様の形状およびサイズを有するいかなるシャフトと係合するように構成されても良い。一般的に、孔302の形状およびサイズは、それに対応するシャフトの形状およびサイズに実質的に相補的であるように構成されうる。たとえば、レバー106および例示のコレット20が図１のカップリング120、122を実現するために用いられる場合、孔302の寸法は、弁シャフト114の寸法と実質的に同等または同一でありうる。
【００２８】
図３Ｂに示されているように、レバー106の第一の端部は、第一のカップリング120を形成し、例示のコレット202を受けるまたは係合するように構成される第一のスリーブ304を提供するようになっている。同様に、レバー106の第二の端部は、第二のカップリング122を形成し、例示のコレット202が挿入されうる第二のスリーブ306を提供するようになっている。第一のスリーブまたは第二のスリーブが例示のコレット202と係合するように、例示のコレット202はレバー106に挿入されうる。以下でさらに詳細に記載するように、例示のコレット202がスリーブ304、306のうちの一つにより係合されると、孔302の寸法が小さくなり、これによって、例示のコレット202が、たとえば弁シャフト114と係合し、それに対してクランプ力を加えるようになっている。
【００２９】
例示のコレット202は、引き込みまたは引っ張り技術を用いて、レバー106内に挿入されうる。たとえば、レバー106は、貫通して延びる通路(図示せず)を備えても良いし、また、例示のコレット202は、通路内に置かれうる細長部材308を備えても良い。細長部材308は、ドローナット126に螺着するために、レバー106およびワッシャー124を通って延びうるネジ部306を備えうる。ドローナット126を締めると、カップリング120の中に例示のコレット202が引き入れられ、これにより、正方形状の孔302の寸法が小さくなるようになっている。このようにして、例示のコレット202が直接たとえば弁シャフト114と係合することにより、正方形状の孔302の面と弁シャフト114の面との間のギャップを縮小および/または除去しうる。他の構成では、細長部材308は、内側ネジ（図示せず）と、この内側ネジに係合して例示のコレット202をレバー106の中に向かって引き入れうるドローボルトとを（ドローナット126に代えて）備えうる。
【００３０】
レバー106と弁シャフト114との間の空回転運動(すなわち、空転)は、例示のコレット202を通じて正方形状の孔302の面と弁シャフト114の面との間のギャップを除去することによって、著しく減少または除去される。さらに、本明細書記載の例示のコレット(たとえば、例示のコレット202)は、たとえば、設置プロセス、修理プロセスなどの目的のために、アクチュエータ(たとえば、アクチュエータ104)およびシャフト(たとえば、弁シャフト114)の接続および切り離しを容易になしうる。
【００３１】
図４Ａ〜図４Ｅは、図１〜図３Ｂの例示のコレット202をさらに詳細に示す図である。
具体的にいえば、図４Ａには、例示のコレット202およびスリーブ402(すなわち、締結部材)の分解等角図が示されている。これらは、レバー106と、機械的に接続されても良いしまたは一体的に形成されても良い。スリーブ402は、図３Ｂの第一のスリーブ304および／または第二のスリーブ306と実質的に同等または同一でありうる。さらに、スリーブ402は、第一のカップリング120および第二のカップリング122(図１)にそれぞれ対応するレバー106の第一の端部および／または第二の端部を形成しうる。細長部材308は、例示のコレット202と一体的に形成されうる。例示のコレット202は、図１の第一のカップリング120および／または第二のカップリング122を形成するために、図４Ｂ、図４Ｃおよび図４Ｄに示されているようにレバー106とともに組み立てられうる。例示のコレット202は、たとえば弁シャフト114(図１)の如きシャフトと直接に係合するように構成されうる。
【００３２】
図４Ａに示されているように、例示のコレット202は、複数の外面410a〜dと複数の略平坦な内側クランプ面412a〜dとを有している複数の可撓性部材408a〜dから形成されている。複数の可撓性部材408a〜dは、４つのスリット414a〜dを切削加工することにより形成されうる。可撓性部材408a〜dの各々は、内側クランプ面412a〜dのうちのそれぞれ対応する一つを提供している。この実施形態では、内側クランプ面412a〜dは、略正方形状のシャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)を受けるように構成されている略長方形状または略正方形状の孔を形成している。可撓性部材408a〜dは、細長部材308の軸方向に向かってへ曲げられても良いしまたは変位されても良い。このように、コレット202がスリーブ402に挿入されていくに従って、可撓性部材408a〜dがたとえば弁シャフト114(図１)の方向に変位されて直接係合するようになっている。
【００３３】
スリーブ402は、内面416および外面418を有しており、第一のカップリング120(図１)または第二のカップリング122(図１)を形成するために、図４Ｃおよび図４Ｄに示されているように例示コレットの202を収容するように構成されうる。具体的にいえば、スリーブ402が例示のコレット202を収容するとき(すなわち、コレット202がスリーブ402に挿入されるとき)、内面416は、図４Ｂ、図４Ｄおよび図４Ｅに示されているように例示のコレット202の複数の外面410と直接に係合しうる。
【００３４】
図３Ａおよび図３Ｂに関連して上述されているように、ワッシャー124およびドローナット126は、例示のコレット202をスリーブ402の方向におよび／または内部に引き入れるために用いられうる。したがって、内面416が、複数の外面410と係合し、可撓性部材408a〜dを細長部材308の軸方向に向かって曲げるまたは押すようになっている。このように、シャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)が第一のカップリング120(または、第二のカップリング122)内に位置すると、内側クランプ面412a〜dは、複数の内側クランプ面412a〜dとシャフトの一または複数の面との間で非常にしっかりとした嵌め込みが達成されるように、直接にシャフトに係合してクランプ力を加える。
【００３５】
時間の経過に従ってかつ弁(たとえば、図１の弁102)の連続した動作により、弁シャフト114の面は磨耗しうる。これにより、シャフトとアクチュエータとの間の初期の接続を緩ませる場合がある。しかしながら、たとえば、例示のコレット202の如き本明細書記載のコレットを用いて、ドローナット126またはボルトを締めて、コレット202をスリーブ402の中にさら引き入れるとともに可撓性部材408a〜dをシャフトの方向に向けてさらに変位させることにより、アクチュエータ(たとえば、図１のアクチュエータ104)とプロセス制御デバイスのシャフト(たとえば、シャフト114)との間に非常にしっかりとした嵌め合いまたは接続が維持されうるしまたは容易に回復されうる。
【００３６】
例示のコレット202が４つの可撓性部材408a〜dを備えているものとして示されているが、より少数のまたはより多数の可撓性部材を用いて例示のコレット202を実現することが可能である。たとえば、例示のコレット202は、弁シャフト114の面のうちの一つに力を加える単一の可撓性部材を用いて実現されても良い。その場合、弁シャフト114のその他の面のうちの一または複数が、スリーブ402の内面416により直接に係合されうる。
【００３７】
レバー106、例示のコレット202およびスリーブ402または締結部材は、例示のみを意図したものであって、シャフトに直接係合してシャフトとレバーとの間の空転を最小源に抑えるまたは実質的にゼロにするように構成されるいかなる適切なレバー、シャフトクランプおよび締結部材によって実現されても良い。以下に、図５Ａ〜図８に関連して、プロセス制御デバイスに用いられるコレットのさらなる実施形態を記載する。
【００３８】
図５Ａ〜図５Ｅは、他の例示のコレット500を示す等角図である。具体的にいえば、図５Ａには、例示のコレット500およびスリーブ502(すなわち、締結部材)の分解等角図が示されており、これらは、図１のレバー106と機械的に接続されても良いしまたは図１のレバー106と一体的に形成されても良い。例示のコレット500は、上述のように、スリーブ502の中に挿入されて例示のコレット500をスリーブ502内に引き入れるべく用いられうる細長部材504と一体的に形成されうる。このように、例示のコレット500およびスリーブ502は、例示のカップリングを形成するために、図５Ｃ、図５Ｄおよび図５Ｅに示されているように組み立てられうる。例示のカップリング506は、図１の第一のカップリング120および／または第二のカップリング122を実現するために用いられうる。例示のコレット500は、たとえば弁シャフト114(図１)の如きシャフトと直接に係合するように構成されうる。
【００３９】
図５Ｂに示されているように、例示のコレット500は、スリット510a〜dを切削加工することにより形成されうる複数の可撓性部材508a〜dに分割されている。複数の可撓性部材508a〜dの外面は、テーパ処理された外面512を形成している。可撓性部材508a〜dの各々は、複数の略平坦なクランプ面514a〜dのうちの対応する一つを備えている。この実施形態では、内側クランプ面514a〜dは、略長方形状または略正方形状孔の孔を形成し、略長方形状または略正方形状のシャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)と直接に係合するように構成されている。可撓性部材508a〜dは、内側クランプ面514a〜dが直接に(たとえば)弁シャフト114と係合するように曲げられうる。テーパ処理された外面512をなす、可撓性部材508a〜dの外面の各々は、以下に示すように、スリーブ502内に例示のコレット500を一列に並べて保持するために用いられうる複数の位置調整部516a〜dうちの対応する一つを備えている。
【００４０】
スリーブ502は、図５Ｃおよび図５Ｄに示されているように、内面518と外面520とを備えており、例示のコレット500を収容しうる。さらに詳細にいえば、内面518は、図５Ｄおよび図５Ｅに示されているように、例示のコレット500のテーパ処理された外面512と係合するように構成されうる。スリーブ502の内面518は、位置調整部516a〜dと係合するように構成されている複数の位置調整用の溝524a〜dを備えている。スリーブ502が例示のコレット500を収容するに従って、可撓性部材508a〜dは、曲げられるかまたは例示のコレット500の長手方向の軸に向かって押されていく。このように、シャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)が、例示のコレット500内に位置する場合、内側クランプ面514a〜dはシャフトと直接に係合する。
【００４１】
細長部材504は、図３Ｂのネジ部306と実質的に同等または同一であるネジ部（図示せず）および／または内側ネジ部を備えうる。例示のコレット500は、図３Ａおよび図３Ｂに関連して上述されているように、ドローナット(たとえば、図１のドローナット126)を用いてスリーブ502内に引き入れられうる。あるいは、上述のように、ドローボルトは、細長部材504が内側ネジ部を備えている場合、スリーブ502内に例示のコレット500を引き入れるために用いられても良い。
【００４２】
図６Ａ〜図６Ｆは、他の例示のコレット600を示す等角図である。具体的にいえば、図６Ａには、例示のコレット600と一体的に形成される細長部材またはシャフト602の等角図が示され、図６Ｂには、例示のコレット600およびナット604(すなわち、スリーブまたは締結部材)の他の等角図が示されている。例示のコレット600およびナット604は、例示のカップリング606(図６Ｄ)を形成するために組み立てられうる。この例示のカップリング606は、図１の第一のカップリング120および／または第二のカップリング122を実現するために用いられうる。細長部材602は、図１〜図３Ｂのレバー106に機械的に接続されても良いしまたはレバー106と一体的に形成されても良い。コレット600は、長方形状または正方形状のシャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)を受けるように構成されている略長方形状または略正方形状の孔607を備えうる。以下でさらに詳細に記載するように、ナット604は、例示のコレット600上を摺動し、孔607にシャフト(たとえば、弁シャフト114)と直接に係合されるようになっている。レバー106は、両端部に、コレット600と実質的に同等または同一のコレットを備えうる。
【００４３】
図６Ｂに示されているように、例示のコレット600は、テーパ処理された外面608と、孔607を形成する複数の略平坦な内側クランプ面610a〜dとを備えている。例示のコレット600は、スリット612a〜dを切削加工することにより形成されうる複数の可撓性部材614a〜dを備えている。可撓性部材612a〜dの各々は、内側クランプ面610a〜dのうちの対応する一つを備えている。この実施形態では、内側クランプ面610a〜dは、正方形状のシャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)を直接に係合するように構成されている。さらに、可撓性部材612a〜dの外面は、テーパ処理された外面608を形成している。可撓性部材612a〜dは、内側クランプ面610a〜dが弁シャフト114と直接係合することができるように変位されうる。
【００４４】
ナット604は、内面616と外面618とを備え、例示のカップリング606を形成するために、図６Ｃおよび図６Ｄで示されるように、例示のコレット600上を摺動するスリーブまたは締結部材として機能しうる。より詳細にいえば、内面616は、図６Ｅおよび図６Ｆに示されているように、コレット600のテーパ処理された外面608と直接に係合するように構成されうる。ナット604が例示のコレット600上に摺動するに従って、可撓性部材612a〜dは、細長部材602の長手方向の軸に向かって曲げられるかまたは押されるようになっている。このように、シャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)が孔607内に受け入れられると、内側クランプ面610a〜dは直接にシャフトと係合するようになっている。
【００４５】
ナット604は、ネジ山および／または摩擦を通じて、例示のコレット600上に固定されうるかまたは締められうる。具体的にいえば、ネジ山は、ナット604の内面616上に形成されるネジ山と係合するために、例示のコレット600のテーパ処理された外面608上に形成されうる。ナット604は、可撓性部材612a〜dを細長部材602の軸方向に向かって変位させるために、例示のコレット600上に螺着されうる。このように、複数の内側クランプ面610a〜dとシャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)の一または複数の面との間に、非常にしっかりとした嵌め合いが達成されるようになっている。
【００４６】
図７は他の例示のコレット702を示す等角図である。例示のコレット702は、細長部材704と一体的に形成されている。細長部材704は、図１〜図３Ｂのレバー106と機械的に接続されても良いしまたは一体的に形成されても良い。さらに、例示のコレット702は、図１の例示のカップリング120、122を実現するために用いられうる。以下でさらに詳細に記載するように、例示のコレット702は、たとえば弁シャフト114(図１)の如きシャフトと直接係合するように構成されうる。具体的にいえば、例示のコレット702は、第一のクランプ部材または可撓性部材706aと、第二のクランプ部材または可撓性部材706bとを備えている。これらは、第一のスリット708aおよび第二のスリット708bを形成または切削加工することにより形成されうる。第一の可撓性部材706aは、２つの略平坦な内側クランプ面710a、710bを備え、第二の可撓性部材706bは、２つの略平坦な内側クランプ面 710c、71Odを備えている。これらすべてによって、略長方形状または略正方形状のシャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)を収容するための略長方形状または略正方形状の孔が形成されている。
【００４７】
第一のクランプ部材706aは、第一の貫通孔712aおよび第二の貫通孔712bを備えている。
第二のクランプ部材706bは、第一の貫通孔712aと一直線に並ぶ第一のネジ孔(図示せず)と、第二の貫通孔712bと一直線に並ぶ第二のネジ孔(図示せず)を備えている。第一のネジ(図示せず)は、第一の貫通孔712aに挿入され、第一のネジ孔に螺着されうる。同様に、第二のネジは、第二の貫通孔712bに挿入され、第二のネジ孔に螺着されうる。ネジがネジ孔に螺着されるに従って、各ネジの頭(図示せず)の底面は、第一のクランプ部材706aの外面と直接に係合し、クランプ部材706a〜bを細長部材704の軸方向に向かって変位していく、曲げていくまたは押していくようになっている。このように、第一のクランプ部材706aおよび第二のクランプ部材706bは、互いの方向に向かって引き寄せられるようになっている。シャフト(たとえば、弁シャフト114)がコレット702内に位置するときに、クランプ面710a〜dは、複数のクランプ面710a〜dとシャフトの一または複数の面との間に非常にしっかりとした嵌め合いを達成する。
【００４８】
図８は、他の例示のコレット802を示す等角図である。例示のコレット802は、図７の例示のコレット702に実質的に同等であり、細長部材804と一体的に形成されている。細長部材804は、図１〜図３Ｂのレバー106と機械的に接続されても良いしまたは一体的に形成されても良い。さらに、例示のコレット802は、図１の例示のカップリング120、122を実現するために用いられうる。コレット802は、第一のクランプ部材または可撓性部材806aと第二のクランプ部材または可撓性部材806bとによって形成され、これらは、第一のスリット808aおよび第二のスリット808bを形成することによりまたは切削加工することにより形成されうる。第一のクランプ部材806aは、２つの略平坦な内側クランプ面810a、810bを備えており、第二のクランプ部材806bは、略平坦な内側クランプ面810a、810dを備えている。これらのすべてにより、略長方形状または略正方形状のシャフト(たとえば、図１の弁シャフト114)を収容するための略長方形状または正方形状の孔が形成されている。
【００４９】
例示のコレット802は、一つの貫通孔812が第一の可撓性部材806aを貫通して形成され、ネジ孔(図示せず)が第二のクランプ部材806bを貫通して、貫通孔812の対向側に形成されているという点で例示のコレット702と異なっている。このように、ネジが貫通孔812に挿入され、ネジ孔へ螺着されると、クランプ部材806a〜bは、上述のように、相互の方向に向かって引き寄せられ、内側クランプ面810a〜dにシャフトの一または複数の面と係合させるようになっている。
【００５０】
例示のコレット702、802が、第一のクランプ部材(たとえば、クランプ部材706a、806a)および第二のクランプ部材(たとえば、クランプ部材706b、806b)を形成する２つのスリット(たとえば、スリット708a〜b、808a〜b)を備えているものとして示されている。しかしながら、一つのスリットを用いて例示のコレット702、802と同等のコレットを実現することが可能である。たとえば、スリット708a、貫通孔712aおよび対応するネジ孔を例示のコレット702から除去することにより、スリット708b、貫通孔712b、対応するネジ孔および略平坦な内側クランプ面710a〜dを備えているC字形状の可撓性部材が形成されうる。そして、ネジは、クランプ面710a〜dにより形成されている略長方形状のまたは略正方形状の孔の寸法を削減するために、貫通孔712bおよびネジ孔に関連するネジが用いられうる。このように、内側クランプ面710a〜dは、たとえば弁シャフト114(図１)の一または複数の面に対してクランプ力を加えうる。
【００５１】
本明細書に、製造方法、装置および製品が記載されているが、本発明の範疇が、これらによって制限されることはない。それどころか、本発明は、添付の特許請求の範囲に文字通りにまたは均等論に従って正当に含まれる製造方法、装置および製品をすべて網羅する。
【図面の簡単な説明】
【００５２】
【図１】例示の弁組立体が示されている。
【図２Ａ】図１のアクチュエータを示す等角図である。
【図２Ｂ】図１のアクチュエータを示す等角図である。
【図３Ａ】図２Ａのレバーおよび例示のコレットを示す等角図である。
【図３Ｂ】図２Ｂのレバーおよび例示のコレットを示す等角図である。
【図４Ａ】図１の例示のコレットをさらに詳細に示す等角図である。
【図４Ｂ】図２Ａの例示のコレットをさらに詳細に示す等角図である。
【図４Ｃ】図２Ｂの例示のコレットをさらに詳細に示す等角図である。
【図４Ｄ】図３Ａの例示のコレットをさらに詳細に示す等角図である。
【図４Ｅ】図３Ｂの例示のコレットをさらに詳細に示す等角図である。
【図５Ａ】他の例示のコレットを示す等角図である。
【図５Ｂ】他の例示のコレットを示す等角図である。
【図５Ｃ】他の例示のコレットを示す等角図である。
【図５Ｄ】他の例示のコレットを示す等角図である。
【図５Ｅ】他の例示のコレットを示す等角図である。
【図６Ａ】さらに他の例示のコレットを示す等角図である。
【図６Ｂ】さらに他の例示のコレットを示す等角図である。
【図６Ｃ】さらに他の例示のコレットを示す等角図である。
【図６Ｄ】さらに他の例示のコレットを示す等角図である。
【図６Ｅ】さらに他の例示のコレットを示す等角図である。
【図６Ｆ】さらに他の例示のコレットを示す等角図である。
【図７】他の例示のコレットを示す等角図である。
【図８】さらに他の例示のコレットを示す等角図である。
【図１】
2008502865.tif 000003
【図２Ａ】
2008502865.tif 000004
【図２Ｂ】
2008502865.tif 000005
【図３Ａ】
2008502865.tif 000006
【図３Ｂ】
2008502865.tif 000007
【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図４Ｃ】
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【図４Ｄ】
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【図４Ｅ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図５Ｃ】
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【図５Ｄ】
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【図５Ｅ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
2008502865.tif 000019
【図６Ｃ】
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【図６Ｄ】
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【図６Ｅ】
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【図６Ｆ】
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【図７】
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【図８】
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【国際調査報告】
2008502865.tif 000026
2008502865.tif 000027
2008502865.tif 000028