(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
管状ハウジングと
前記管状ハウジング内に収容され、該管状ハウジングの軸心に沿って当該管状ハウジングに対して相対移動可能なピストンと、
前記ピストンと弁軸とを連結し、前記軸心に沿ったピストンの運動により弁軸を回転させるリンク機構とで構成され、
前記リンク機構が、前記ピストンに連結されるとともに前記弁軸に装着された第１及び第２の２本のリンクアームからなるアームアセンブリと、前記弁軸に装着されるとともに、該弁軸に前記第１及び第２リンクアームのそれぞれの保持端を保持するロック部材と、該ロック部材の両側に形成された第１及び第２の凹部に前記各保持端を押し込む手段と、を備え、
前記リンクアームの各保持端の外形が先窄まりのテーパ状の円筒状とされ、その先端側に開口する２個またはそれ以上のスリットが形成されることにより、２個またはそれ以上の半径方向可動部分が形成されている一方、前記弁軸は断面円形状とされて、前記各保持端が保持される当該弁軸の部位には全周に亘ってスプラインが形成されており、
前記ロック部材の第１及び第２の凹部がそれぞれテーパ状の凹部とされ、前記押し込む手段によって当該各凹部に押し込まれることで、前記各保持端の前記２個またはそれ以上の半径方向可動部分が、それぞれ半径方向の力を受けて弁軸に係合させられ、これにより前記第１及び第２リンクアームがそれぞれ弁軸にロックされるロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項２】
前記押し込む手段が、弁軸に設けられ第１リンクアームに当接する当接段部と、弁軸に取り付けて第２リンクアームに当接する調節ねじとで構成され、調節ねじを調節して前記各保持端をロック部材の各凹部に押し込み、各リンクアームが弁軸にロックされる請求項１記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項３】
前記押し込む手段が、第１リンクアームと第２リンクアームの間に設けられた少なくとも１つの調節機構で構成され、この調節機構を調節することによって第１リンクアームと第２リンクアームの各保持端がロック部材の各凹部に押し込まれる請求項１記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項４】
前記押し込む手段が、両端にねじ孔を有する連結部材と、第１リンクアームと連結部材の間に設けられた第１調節ねじと、第２リンクアームと連結部材の間に設けられた第２調節ねじとからなる少なくとも１つの調節機構で構成され、第１調節ねじ又は第２調節ねじを調節して、第１リンクアームと第２リンクアームの各保持端をロック部材の各凹部に押し込むようにした請求項１記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項５】
前記連結部材をロック部材の内部に設けて、連結部材がロック部材に対して回転することなく、弁軸の中心線に平行に運動できるようにした請求項４記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項６】
前記第１及び第２の各リンクアームがスロットを有し、
連結ピンが前記ピストンに回転自在に取付けられ前記各リンクアームの前記スロット内を摺動する、請求項１記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項７】
前記連結ピンが、締め付け部材なしで、ピストンと各リンクアームとの間に保持されている請求項６記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項８】
前記連結ピンが合成樹脂材料で形成されている請求項６記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項９】
前記リンク機構が、弁軸に装着されピストンの両側に連結する第１アームと第２アームとを備え、これら第１及び第２アームが、それぞれスロットを有する前記第１及び第２リンクアームを構成し、連結ピンがピストンに回転自在に取り付けられて各リンクアームのスロット内を摺動する請求項６記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【請求項１０】
前記管状ハウジングに接続され、前記ピストンを軸方向に移動させる流体圧供給源をさらに備えた、請求項１記載のロータリバルブ用アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ロータリバルブ用アクチュエータとそのリンク機構に関し、詳しくは従来のアクチュエータのリンク機構に比べて低コストで製造でき場所をとらない簡単化したアクチュエータ機構に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
ロータリープラグ弁やバタフライ弁のようなロータリバルブには、直線運動を回転運動に変換するアクチュエータが使用される。この回転運動により弁のゲート又はバタフライが開閉される。このようなロータリバルブの１つが、バウマンに付与された米国特許第5,305,987号に記載されている。同米国特許記載の弁では、リンク機構が弁軸の端に設けられている。このリンク機構は直線運動する作動部材に連結されている。このようなアクチュエータは、供給空気圧に応じて転動する転動ダイアフラムによって作動部材を直線運動させるもので、しばしば大型の機械的ハウジングを必要とする。このハウジングは、弁ケースに比べて、リンク機構の運動に必要なスペース有する大きな枠部材で取り付けられている。
【０００３】
上記の構成は、ロータリバルブの組立に有効であるが、弁ケーシングの周りにアクチュエータを装着するための大きなスペースを必要とする。また、アクチュエータの機構が比較的複雑であり、製造と保守に費用がかかる。長い圧縮ばねにばねの力がかかった状態でハウジングの組立分解をしなければならないため保守自体が困難である。アクチュエータの組立分解には、その都度、ボルトその他の部材の着脱が必要である。
【０００４】
また直線運動を弁棒の回転運動に変換するリンク機構には遊隙が生じやすく、弁軸への装着がむつかしい。多くのロータリバルブの弁軸には四角断面軸が使用され、弁軸に対するリンク機構の寸法精度が不十分であると遊隙が生じる。スプライン軸を使用すると遊隙が少なくなるが、スプライン軸に対してリンク機構をいろいろな向きに取付けできるため取付間違いが生じやすい。四角断面軸では、特にリンク機構が作動して弁軸を回転させるときに、リンク機構と弁軸の間で遊隙が生じやすくなる。リンク機構と弁軸の間の強度が増すために固定ねじや複雑なクランプを使用すると、部材相互の接続が複雑となり、弁組立の時間が増加しコストアップとなる。バウマンに付与された米国特許第4,345,850号には、対向する２つのアームに四角断面軸の端部と強固に係合させるモーメントが発生させるロータリバルブ用の新規なリンク機構が開示されている。このリンク機構は、２つのアームで弁軸を挟んで保持するために、２つのアームが比較的接近配置されている場合にのみ、弁軸を保持するのに必要なモーメントが得られる。従って、弁軸と強固に係合し、しかもアーム間により大きな空間が得られるリンク機構が望まれる。
【０００５】
従って、本発明の目的は、信頼性があって、保守が容易で、従来のものに比べてスペースをとらないロータリバルブ用アクチュエータを提供することである。このアクチュエータは各種のロータリバルブに使用でき、いずれの方向にも比較的正確に回転できる必要がある。アクチュエータは、殆どの小型ないし中型弁を駆動するのに十分なトルクを発生する必要がある。アクチュエータに使用されるリンク機構は、複数のリンクアームが互いに所定距離だけ離れていても四角断面その他の断面の弁軸を強固に保持できなければならない。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明の第１形態によると、次のロータリバルブ用アクチュエータが提供される。このロータリバルブ用アクチュエータは、管状ハウジングと、管状ハウジング内に収容されハウジングの軸方向に移動するピストンと、ピストンと回転軸を連結するリンク機構と、ハウジングに接続されピストンを軸方向に移動させるための圧力流体の供給源とで構成されている。ピストンの軸方向運動によりリンク機構が弁軸を回転駆動する。リンク機構は、スロットを有する少なくとも１本のリンクアームと、ピストンに回転自在に取り付けられリンクアームのスロット内を摺動する連結ピンとからなるアームアセンブリで構成されている。
【０００７】
好ましい実施形態では、リンク機構が、弁軸に装着され、ピストンの両側に連結する第１アームと第２アームとを備えている。ピストンがハウジング内を移動すると、連結ピンがリンクアームのスロット内を摺動する。
【０００８】
本発明の他の形態によると、次のロータリバルブ用アクチュエータが提供される。このロータリバルブ用アクチュエータは、管状ハウジングと、管状ハウジング内に収容されハウジングの軸方向に移動可能なピストンと、ピストンと回転軸の間を連結するリンク機構と、前記ハウジングに接続されピストンを軸方向に移動させるための流体圧力源とで構成されている。ピストンの軸方向運動がリンク機構を介して弁軸を回転させる。リンク機構は、ピストンに連結され弁軸に装着されたリンクアームと、弁軸に装着されたロック部材とからなる少なくとも１つのアームアセンブリで構成されている。リンクアームは、複数の半径方向可動部分を形成した保持端を有している。ロック部材は少なくとも１つの凹部を有している。リンク機構は、さらに、リンクアームの保持端をロック部材の凹部に押し込む手段を有しており、それで保持端の半径方向可動部分が弁軸に係合してリンクアームが弁軸にロックされる。
【０００９】
好ましい実施形態では、リンク機構が、弁軸上でロック部材の両側に装着された第１リンクアームと第２リンクアームで構成されている。ロック部材は第１凹部と第２凹部を有している。このリンク機構は、さらに各リンクアームの保持端をロック部材の凹部に押し込んで保持端の半径方向可動能部分を弁軸と係合させ、第１リンクアームと第２リンクアームを弁軸にロックするための押し込み手段を有している。
【００１０】
第１実施形態では、押し込み手段が、弁軸に設けられ第１リンクアームに当接する当接段部と、弁軸に取り付けられ第２リンクアームに当接する調節ねじとで構成されている。調節ねじをねじ込むことにより、第１リンクアームと第２リンクアームの各保持端がロック部材の凹部に押し込まれる。第２実施形態では、押し込み手段が、１つ又は複数の調節可能な連結部材で構成されている。調節可能な各連結部材は、両側にねじ孔を有する連結部材と、第１リンクアームと連結部材の間に設けられた第１調節ねじと、第２リンクアームと連結部材の間に設けられた第２調節ねじとで構成されている。第１調節ねじ又は第２調節ねじを締め込むことにより、第１リンクアームと第２リンクアームの各保持端がロック部材の各凹部に押し込まれる。
【００１１】
本発明の他の実施形態では、次の回転軸用リンク機構が提供される。回転軸用リンク機構は、回転可能な軸と、回転軸に取り付けられた少なくとも１本のリンクアームと、回転軸に装着されたロック部材とで構成されている。リンクアームは、２つ以上の半径方向可動部分を形成した保持端を有している。ロック部材は凹部を有している。回転軸リンク機構は、さらにリンクアームの保持端を凹部に押し込む手段を有し、それで保持端の半径方向可動部分を回転軸と係合させてリンクアームが回転軸にロックされる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
上記及びその他の目的、及び本発明の利点は、図面に基づく以下の本発明の実施形態の説明を参照することにより、さらに明らかとなろう。
【００１３】
図１は、ロータリバルブと本発明のアクチュエータとの全体図を示す。弁ハウジング２０は、内部のプラグ又はゲート部材（図示せず）の回転に応じて入口２２と出口２４の間の流れを調節する任意の形式のロータリバルブに使用できる。弁ハウジング２０はフランジ２６で本発明のアクチュエータ２８に接続されている。アクチュエータアセンブリは、前半部３２と後半部３４とからなるハウジング３０で構成されている。ハウジング３０は、アルミ鋳造品、鉄、ステンレス綱などの任意の材料で製作できる。ハウジングは、鋳造又は型押しによって成形され、前半部３２と後半部３４の結合部には結合精度が望まれるが、気密性は要求されないため、各種の安価な製造方法を採用することができる。
【００１４】
手動調節用ねじ棒３６とハンドル３８が設けられている。ねじ棒３６は、ハウジングの後半部内で２つのねじ座４０、４２に保持されている。このねじ棒３６の機能については後で述べる。この実施形態では、前半部３２と後半部３４とはフランジ部４４でボルト４６により結合されている。本発明のアクチュエータエレメント４８は、前半部３２と後半部３４の間に保持されている。アクチュエータエレメント４８は１つのユニットとして形成され、本実施形態では、圧力ライン５２に接続する取付部５０から流体圧を受け入れる。本発明のアクチュエータエレメント４８の運動を制御するのに、空気その他のガス又は液体の流体圧が使用される。
【００１５】
図２〜図６に示す本実施形態のアクチュエータでは、アクチュエータの相対運動が、リンク機構の端部に設けた目盛り５４と針５６（図１）によってが指示される。図２〜図５では、アクチュエータの構造がわかるようにハウジングの前半部を除去してある。アクチュエータエレメント４８は、本実施形態ではステンレス鋼などの耐久性のあるシームレス管で形成されている。アクチュエータエレメント４８のコストと製造時間を低減するために、本実施形態では、入手が容易な市販の管材を使用している。アクチュエータエレメント４８は、１対の開口部６０が管の両側に形成されている。この開口部６０を通じて、アクチュエータエレメント４８にリンク機構が６２が駆動可能に連結されている。
【００１６】
さらに図４〜図６に示すリンク機構６２には、四角断面軸６８に強固に固定される一対のアーム６４、６６が含まれている。軸６８の端部７０にはねじ部（図３）が設けられ、図１に示すように、保持ナット７２が締め付けられている。アーム６４、６６を軸６８に固定する機構については後に述べる。
【００１７】
各アーム６４、６６にはそれぞれガイドブロック７４、７６が付属している。ガイドブロックはアクチュエータピストン８２の両側壁に形成されたスロット８０内を移動する。図５に示すように、アクチュエータ管内のピストン８２の前後運動（両矢印８４参照）がリンク機構６２の回転運動（円弧状矢印８６参照）に変換される。リンク機構６２が回転（図５の両矢印８４）すると、ブロック７４、７６がそれぞれスロット８０内を上下に移動する。従って、これらのスロットにより、各アームが、円筒ハウジングの中心線に垂直な方向に変位可能となる。ブロック７４、７６は、スロット８０内を移動できるよう、アーム６４、６６に対して回転可能となっている。各アームの端部９０、９２に対して回転自在のねじ８８により各アームが回転可能となる（図６参照）。本実施形態では、ピストンは、ナイロン又はデルリン(TM)等の耐久性のある合成樹脂材で形成されている。これらの材料は自己潤滑作用があるため、ピストンと管の間の潤滑剤は最小限でよい。ピストン８２は、ばね９８を収容するため、前部９６が開いた中心空洞を有している。ばねはピストン８２の後壁１００と管の固定前壁１０２の間で保持されている。ばね常数とピストンに加わる力は、アクチュエータ内の圧力が最大のとき、ピストンがばね力に抗して最前位置（図５の１０３）に移動できる力に選定されている。この実施形態では、ピストンに加わる最大力は約５００ポンドで、トルクは約４５０インチ・ポンドである。これらの数値は、本発明のアクチュエータの寸法と機能によって変わる。
【００１８】
本実施形態ではピストン８２の、主要壁１０６と管内壁と間が隔てられている。２組の案内リング１０８、１１０が管内壁に当接している。ピストン８２と管内壁との接触面積を最小限とすることにより、これらの間の摩擦が減少して焼き付きの危険性が減少する。後方のリング１０８の直径は管内径より約１／１６インチだけ小さくしている。外側のリング１１０の直径は管内径により近い値としている。開口部６０によって管が変形しやすくなるため、前部リング１１０の直径を管内径に近づけることにより、管の最も弱い部分を補強することができる。
【００１９】
上記のように、アクチュエータ部４８の管はステンレス鋼管で形成されている。上記の弁では管の直径が約４インチであり、管の壁厚は約１／１６インチである。アクチュエータエレメント４８の内部保守のため、前方キャップ１０２が取り外し可能となっている。管内に形成した凹部１２２にスナップリング１２０が設けられている。この凹部はスナップリングが軸方向に移動して管開口部から飛び出さない深さとなっている。キャップ１０２はステンレス鋼などの耐久性材料で形成され、スナップリングを保持する肩部１２４を有している。図２、図３に示すように、プラスチックキャップ１２６がキャップ孔に挿入される。しかしこの孔とキャップ１２６は省略することができる。ばね９８の力に抗して前方キャップを押し込みスナップリング１２０が外れると前方キャップ１０２の着脱が可能となる。スナップリング１２０が前方キャップ１０２から外れると、スナップリングが凹部１２４に着脱可能となる。図示のような大きな直径のスナップリングは、ドイツその他の販売元から入手可能である。ばね力がかかった状態では前方キャップ１０２の周辺肩部がスナップリングを溝１２２に押し込んでいるためスナップリング１２０を外すことができない。
【００２０】
アクチュエータアセンブリ４８の反対側には、ドーム形に鋳造又は形成されてベースキャップ１３０が設けられている。ドーム形は高圧力を維持するのに有利である。キャップ１３０近傍のポート１３２を介して流体経路５２とアクチュエータ部の内部が連通している。管の後端の壁１３４の塑性変形によってキャップ１３０は管に永久的に保持される。この塑性変形により、キャップ１３０の軸方向移動が防止され、管からの離脱が防止される。管とキャップの間を溶接、ろう付けすることもできる。キャップ１３０は通常押し込まれている。キャップ１３０は、管の内壁と係合するほぼ円筒状の内壁部１３６を有している。内壁部１３６には、転動ダイアフラム１４２の半径方向固定シールの役割を果たすベース部１４０を受け入れる凹部１３８が設けられている。転動ダイアフラムは各種の販売元から入手可能である。本実施形態では、転動ダイアフラムは、繊維で強化されたニトリル・アクリルゴム製で、その厚みが約０．０４インチである。転動ダイアフラムは、ピストン８２の主要壁１０６と、リング１０８後方の管内壁との間に設けられている。図５に示すように、圧力がダイアフラムを介してピストン８２の後壁１００に作用すると、ピストンは前方キャップ１０２に向かって前進する。アクチュエータエレメント４８内の後部において、このダイアフラムが確動流体シールを形成する。従って、アクチュエータとピストンは、ダイアフラム１４２の前方では封止されていない。
【００２１】
以上のように、上記のアクチュエータエレメント４８は、従来のものに比べて製作及び保守が容易でスペースが少なくてすむ。ねじその他の固定部材を殆ど使用しないため損傷時に廃棄することもできる。しかし、上記のように、前方キャップ１０２が着脱できるためアクチュエータの保守は可能である。上記の利点以外に、図２及び図３には、本発明のアクチュエータのその他の多様な利点が図示されている。前方キャップ１０２の近傍の凹部１２２が、ハウジングの後半部３４（図２）内の対応する凹部１４８内の位置決めリングの役割を果たす。アクチュエータエレメント４８が対称に形成されているため、１８０゜方向転換してハウジング後半部３４（図３）内の対向位置にある凹部１５０に取り付けることができる。従って、アクチュエータエレメント４８を単に逆向きに装着して、弁に対する操作を逆にすることができる。本実施形態では、使用しない凹部（即ち、前方キャップに係合しない凹部）に、適切な寸法と太さのＯリングを挿入しておくとアクチュエータアセンブリ４８の中間部分の保持が安定する。
【００２２】
リンク６２の上部には、アーム６４、６６（図５）と共に回転するストップ機構１５０が設けられている。このストップ機構は、ねじ座４０、４２内のストップねじとの係合時の摩擦を減らすローラ１５２を有している。上記のように、ねじ３６と対向ねじ１５６（図５）を、必要に応じてねじ座４０、４２に対して移動させ、リンク６２の限界停止位置を決めることができる。これ以外にも、アクチュエータエレメント４８の管内のピストン８２の最大及び最小移動距離によってリンクの限界停止位置を決めることができる。ねじ棒３６は、流体の圧力が失われた場合の手動調整手段として使用できる。ねじ棒３６をねじ込むとストップ機構１５０が回転軸６８を回転させ、弁ゲート（図示せず）が開閉される。このときストップ機構１５０はばね９８のばね力に抗して移動する。
【００２３】
本発明のリンク機構６２の取付構造が図７〜図９に示されている。特に図７では、ロータリバルブのゲート（図示省略）に接続する四角断面軸６８へのリンク機構６２の取付構造を示す。本実施形態では、軸６８の四角断面部分は大径の円形軸を加工して形成され、軸の円形部分１６０の肩部１６２にアーム６４の内端が当接する。本実施形態では、軸６８の自由端部が円形断面で、そのねじ付き端部７０にナット７２が取り付けられている。軸の四角断面部分の長さは、ナット７２をねじ込んでリンク機構６２に力（矢印１６４）を加えることができる長さに選定されている。
【００２４】
本実施形態では、ストップ機構１５０がリンク機構６２の中央部材を形成している。ストップ機構は、軸６８の四角断面部に極めて近い寸法と形状の四角孔を有している。本実施形態では、ストップ機構１５０脚部の両側上面に、軸の両端側に延びる楔部１６６が形成されている。特に、楔部１６６は、ストップ機構１５０の下部１７０の端壁１６８を越えて両側に延びている。また図８（Ａ）及び図９に示すように、アーム６４、６６にはそれぞれ軸取付部となるアーム端部１７４、１７６が形成され、これらも四角孔を有している。これらの四角孔は軸６８の外周の寸法と形状に一致している。アーム端部１７４、１７６は、また、それぞれ楔部１６６が進入する内向きの楔形凹部１８０を有している。楔部の角度は１５゜前後である。この角度は用途に応じて変更可能である。再び図７に戻ると、リンク機構６２に力（矢印１６４）が作用すると、対向するアーム端部１７４、１７６に、ストップ機構１５０の楔部１６６が圧入される（矢印１８４と１８６）。楔部と、これに対応するアーム端部１７４、１７６の凹部に角度が付けられているため、圧縮力（矢印１８４と１８６）が垂直方向の力成分（矢印１９４、１９６、１９８）に分解され、この力成分によりアーム端部１７４、１７６とストップ機構１５０とが軸の平面部分を強く締め付ける。軸端７０のナット７２を締め込むほど、軸６８の平面部分にリンク機構が強固に保持される。アーム端部１７４、１７６の内壁面を丈夫にしておけば、リンク機構を十分な力でロックすることができる。この締め付け力により、アーム６４、６６が軸６８を回転させるときの遊隙発生の可能性が少なくなる。
【００２５】
図７に示すように、ストップ機構の端壁１６８とこれに対応する各アーム端部１７４、１７６の端壁２０２との間に間隙２００が必要である。この間隙がない場合には、軸６８の平面部で完全に係合する位置までの部材の移動距離がなくなる。
【００２６】
上記の基本原理は各種断面の軸に適用できる。軸には少なくとも１つの平面部があることが望ましい。例えば、図８（Ｂ）、（Ｃ）に示す軸２６８、３６８はそれぞれ円形断面、六角断面を有している。各軸２６８、３６８には、楔部２６６、３６６が当接する少なくとも１つの平面部２９０、３９０が形成されている。各アーム端部２７３、３７４には、軸の形状と合致し、楔部２６６、３６６を押し込むための適切な角度の切欠き部２８０、３８０を有する孔が形成されている。また、楔部を有する中心部材には、軸を受け入れ孔を有するハウジング部が不要である。中心部材は、むしろ、図９に示すように、両端に楔を有する単一の板２０８で形成することができる。板２０８の長さ、または他の楔機構に関する変形は限りなくあり、本発明では、各アームが互いに十分な距離を隔てて配設することができる。さらに、軸が当接段部１６２を有しているため、ナットその他の締め付け部材を軸の両端に取り付けて、リンク機構の締め付け力と位置を調整することができる。
【００２７】
以上のアーム取付機構によると、軸の公差が緩くても、遊隙のない状態でアームを装着できる。本実施形態のアームは、鋳造その他の成形プロセスによって製造できる。
【００２８】
図１０〜図１４に、アクチュエータとロータリバルブを連結するリンク機構の第２実施形態を示す。図１〜図１４では、類似の部材を同一符号で示す。リンク機構は、リンク３００、リンクアーム３０２、及びロック部材３０４を有し、これらはロータリバルブの軸３１０に固定される。さらにリンク機構は、リンクアーム３００をピストン８２に連結する連結ピン３１２、及び、リンクアーム３０２をピストン８２に連結する連結ピン３１４を有している。図１２に示すように、リンクアーム３００、３０２は、ピストン８２の反対側に位置し、アクチュエータエレメント４８の開口部６０を通して、連結ピン３１２、３１４を介してピストン８２に連結されている。
【００２９】
各リンクアーム３００、３０２にはスロット３２０が設けられている。連結ピン３１２、３１４は、ピストン８２の孔に係合する円筒部３２２と、各リンクアームのスロット３２０との係合部３２４を有している。連結ピン３１２、３１４はピストン８２の内部で回転可能となっている。連結ピン３１２、３１４のアーム係合部３２４には平坦側部３２６、３２８が形成され、各リンクアームのスロット３２０内を摺動可能である。連結ピン３１２、３１４は、さらに円筒部３２２とアーム係合部３２４の間に肩部３３０が形成されている。肩部３３０は、円筒部３２２より大径で、各リンクアームのスロット３２０の幅より大径となっている。その結果、固定部材なしで、連結ピン３１２、３１４が、それぞれリンクアームとピストン８２とを所定位置で保持される。連結ピン３１２、３１４は、潤滑材を充填したナイロンまたはピーク(TM)の商標名で販売されている材料をを使用した成形プラスチック製品であることが望ましい。しかし、本発明の範囲では、その他の材料も使用可能である。
【００３０】
運転時において、上記のように、アクチュエータ部４８の内部で、流体圧に応じてピストン８２が直線的に移動する。図１１に示すように、ピストン８２に保持された連結ピン３１２、３１４がアクチュエータ部４８の軸と平行な直線経路３３２に沿って移動する。連結ピン３１２、３１４がピストン８２とともに移動すると、各リンクアーム３００、３１４が弁軸３１０を回転させる。詳しくは、連結ピン３１２、３１４のアーム係合部３２４が各リンクアーム３００、３１４のスロット３２０内を摺動し、同時に、連結ピン３１２、３１４がピストン８２に対して回転する。この構成によると、連結ピン３１２、３１２の経路３２２と軸３１０中心との距離が一定であるため、アクチュエータの位置に関係なく一定のトルクが作用する。さらに、この構成によると、図２〜図６に示す前記のものに比べて、ピストンの移動終端部分でのトルクが大きくなる。
【００３１】
ロック部材３０４によってリンクアーム３００、３０２が確実に弁軸３１０にロックされる。図１２に示すように、リンクアーム３００は保持端３４０を有し、リンクアーム３０２は保持端３４２を有している。各保持端３４０、３４２には、弁軸３１０を受容する中心孔３４４と、半径方向可動部分３５０、３５２を形成する軸方向スリット３４８が設けられている。
【００３２】
ロック部材３０４には弁軸３１０を挿通する中心孔３６０があり、中心孔３６０の両側に凹部３６２、３６４が形成されている。凹部３６２、３６４は、テーパ状の保持端３４０、３４２の外形と一致し、凹部３６２、３６４の内面はテーパ状である。ロック部材３０４は、さらに図２〜図６で示すロック機構１５０を有している。
【００３３】
弁軸３１０は任意の断面形状であってもよい。１つの形状としては、軸３１０は、図１０、図１１、図１４に示すように、少なくともリンクアーム３００、３０２とロック部材３０４の取付部のみを四角断面としている。他の形状としては、軸３１０は、図１２、図１３、図１５に示すように、リンクアーム３００、３０２及びロック部材３０４の取付部のみをスプライン形状としている。リンクアーム３００、３０２とロック部材を貫通する孔に弁軸３１０を挿通できるよう、弁軸３１０と一致する形状に形成されている。
【００３４】
このリンク機構は、さらにリンクアームに力を加え保持端３４０、３４２をそれぞれ凹部３６２、３６４に押し込み、各保持端３４０、３４２の半径方向可動部分３５０、３５２を弁軸３１０に係合させるための１個または複数個の部材を有している。特に、リンクアーム３００、３０２に加えられる力は、弁軸３１０の中心軸に平行でロック部材３０４の方向に向かっている。ロック部材３０４のテーパ状凹部３６２、３６４のテーパ壁が、各保持端３４０、３４２の半径方向可動部分に半径方向の力を作用させる。半径方向の力が半径方向可動部分を弁軸３１０に係合させ、ロータリバルブアクチュエータの作動中に、遊隙が発生せず、弁軸３１０に対するリンクアーム３００、３０２の如何なる動きも生じない。
【００３５】
図１４に示す第１形態の軸ロック機構では、軸３７４に沿ってリンクアーム３００、３０２に力を加える場合に、弁軸３１０のリンクアーム３０２の側に当接部３８０を設け、弁軸３１０のリンクアーム３００の側に調節ねじ３８２を設けている。調節ねじ３８２は、弁軸３１０のねじ部に取り付けたナットである。リンクアーム３０２の当接部３８０からの軸方向移動が防止される。こうして、調節ねじ３８２と当接部３８０がリンクアーム３００、３０２に両方から等しい力を加え、保持端３４０、３４２がロック部材３０４に押し込まれる。この第１形態では、弁軸に対するアクチュエータの逆転が可能である。調節ねじ３８２を外すとアクチュエータ全体を弁軸から外すことができ、アクチュエータを逆転することができる。
【００３６】
図１２、図１３、図１５に示す軸ロック機構の第２形態では、リンクアーム３００と３０２の間に１個または複数個の調整機構が設けられている。この実施形態は弁軸３１０の構造と無関係である。リンクアーム３００にタブ４００が設けられ、各タブにはボルトなどの調節ねじ４０２を挿通する孔が設けられている。同様にリンクアーム３０２にタブ４０４が設けられ、各タブにはボルトなどの調整ねじを挿通する孔が設けられている。連結部材４１０の両端には、調節ねじ４０２、４０６を取り付けるためのねじが形成されている。調節ねじ４０２、４０６と連結部材４１０が調節機構を構成している。連結部材４１０には、ロック部材３０４は平坦面を有し凹部のはまり込んでいる。この構成により、調節ねじ４０２、４０６を調節すると、結合部材４１０は、ロック部材３０４に対して回転することなく軸方向に移動して調節される。調節ねじ４０２、４０６のいずれかを締め込むと、調節ねじ４０２、４０６と連結部材４１０が、リンクアーム３００、３０２がロック部材３０４の方向に押される。アクチュエータのハウジングには点検孔４１２、４１３（図１２）が設けられ、これにより、各調節ねじ４０２、４０６の調節が可能となる。図１５に示すように、２個の調節ねじと１個の結合部材４１０を有する２個またはそれ以上の調節機構を、弁軸３１０の両側に設けることが望ましく、これによって軸３７４に沿って一様な力を加えることができる。調節ねじ４０２、４０６を締め込むと保持端３４０、３４２がロック部材３０４に押し込まれる。この構成によると、軸３１０に肩部３８０を形成する必要がなく調節ねじ３８２が不要となる。
【００３７】
上記のように、本発明のアクチュエータは、弁軸に対して取付方向を逆転して使用できることが望ましい。調節機構が、調節ねじ４０２、４０６と結合部材４１０を有しており、ある位置で、点検孔４１２を通して調節ねじ４０２を調節し、リンクアーム３００、３０２を弁軸３１０と係合させることにより、弁軸４１２に対してリンクアーム３００、３０２をロックすることができる。他の位置で、点検孔４１４を通して調節ねじ４０６を調節してリンクアーム３００、３０２を弁軸３１０と係合させることができる。
【００３８】
以上では、好ましい実施形態について詳しく述べた。望ましい改良及び置き換えは、本発明の精神と範囲から逸脱することなくできる。例えば、本実施形態で転動ダイアフラムを使用しているが、シール付きピストンが望ましい場合もある。部材の寸法や形状は、適用するロータリバルブのタイプに応じて変えることができ、アクチュエータに上記以外のリンク機構を使用することもできる。また、リンク取付機構は、各アームを軸に迅速且つ安価な技術で取り付けできる他の機能を適用することもできる。従って、上記説明の意図は発明を例示することであって、発明の範囲を限定することではない。
【図面の簡単な説明】
【図１】   本発明の第１実施形態のアクチュエータを取り付けたロータリー弁の斜視図である。
【図２】  図１のアクチュエータの一部を露出させた斜視図である。
【図３】  逆向に取り付けたアクチュエータの一部を露出させた斜視図である。
【図４】  図２の４−４線に沿ったアクチュエータの側断面図である。
【図５】  ピストンとリンク機構の動きを示すアクチュエータの他の断面図である。
【図６】  図５の６−６線に沿ったアクチュエータの前方から見た断面図である。
【図７】  第１実施形態のアクチュエータに使用するリンクの部分断面図である。
【図８】  図８Ａ、図８Ｂ、図８Ｃは図７の８−８線に沿った弁軸とリンクの部分断面図である。
【図９】  第１実施形態において四角断面軸と共に使用するリンクと楔構造の接続構成を示す分解斜視図である。
【図１０】  アクチュエータの第２実施形態の部分断面図である。
【図１１】  アクチュエータの動きを示す第２実施形態の部分断面図である。
【図１２】  図１１の線１２−１２に沿ったアクチュエータの断面図である。
【図１３】  図１０〜図１２のアクチュエータの部分断面図であって、弁軸ロック機構の第１形態を示す
【図１４】  図１０〜図１２のアクチュエータの部分断面図であって、弁軸ロック機構の第２形態を示す。
【図１５】  アクチュエータの上方から見た部分断面図であって、図１３の弁軸ロック機構を示す。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８Ａ】
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【図８Ｂ】
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【図８Ｃ】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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