JP5657571B2 - 調節可能なピストンアクチュエータ - Google Patents

Description

本発明は、全般的には、アクチュエータに関し、さらに詳細には、現場調節可能なピストンアクチュエータに関する。

コントロールバルブ（例えば、リニアバルブ、ロータリーバルブ、その他）は、一般に、処理流体の流れを制御するために、プロセス制御システムにおいて用いられる。コントロールバルブは、通常、コントロールバルブの自動運転のために、アクチュエータ（例えば、空気圧式アクチュエータ、液圧式アクチュエータ、その他）を含む。実際面では、異なるストローク長が、異なる用途のために要求される。既知のアクチュエータのストローク長は、アクチュエータのチャンバ内に配置された異なる大きさのトラベルストップを交換することにより調節されてもよい。異なる大きさのトラベルストップを交換することによって、これらの既知のアクチュエータのストローク長を変化させることは可能であるが、チャンバの全体的容積は依然として同じである。その結果、いくつかの例においては、チャンバの容積が特定の用途に対して過大となる場合がある。過大な容積は、その用途におけるアクチュエータの動的性能を損なう可能性がある。

現場調節可能なピストンアクチュエータについて説明する。現場調節可能なピストンアクチュエータ例は、対向する開口部およびチャンバを有するハウジングを含む。加えて、ピストンアクチュエータ例は、ハウジングと対向する開口部のうちの近接する開口部とに接続された第１プレートを含む。さらに、ピストンアクチュエータ例は、ヨークおよびハウジングに接続された第２プレートを含む。第２プレートは、対向する開口部のうちの他方に近接する。さらにまた、ピストンアクチュエータは、チャンバの容積を変化させる現場調節を提供するための容積調節器を含む。

既知のピストンアクチュエータを示す図である。 ピストンアクチュエータ例を示す図である。 図２Ａに示すピストンアクチュエータ例の、さらに詳細な部分断面図である。 図２Ａに示すピストンアクチュエータ例を実装するために用いられる第２プレート例をさらに詳細に示す図である。 異なる位置にある、図２Ａに示すピストンアクチュエータ例の図である。 様々な位置にある、別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 様々な位置にある、別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 様々な位置にある、別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 様々な位置にある、別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 様々な位置にある、別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 図５〜図９に示すピストンアクチュエータ例を実装するために用いられる第２プレート例をさらに詳細に示す図である。 異なる位置にある、別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 異なる位置にある、別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 別のピストンアクチュエータ例を示す図である。 さらに別のピストンアクチュエータ例を示す図である。

特定の例について、上記の図面に示し、以下で詳細に説明する。これらの例を説明するにあたり、類似のまたは同一の参照番号が、同一のまたは同様の構成要素を指定するために用いられる。図面は、必ずしも原寸に比例しているとは限らず、図面のうちの特定の特徴および特定の図は、明確にするためおよび／または簡潔にするため、縮尺においてまたは略図において誇張される。加えて、いくつかの例が本明細書を通じて説明される。任意の例においてみられる任意の特徴は、他の例の他の特徴に含まれてもよく、他の例の他の特徴に置き換えられてもよく、あるいは、他の例の他の特徴と組み合わされてもよい。

上述した既知のピストンアクチュエータとは異なり、本明細書に記載のピストンアクチュエータ例の容積（例えば、チャンバ容積）は各々、現場調節可能である。同一のピストンアクチュエータが、アクチュエータの動的性能を損なうことなく、異なるストローク長の要件を有する異なる用途に用いることができるよう現場調節可能であるため、特に本明細書に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ例により、製造者、販売者、および／または顧客は常備すべき部品数をより少なくすることができる。

いくつかの例においては、複数の締結具を介して、複数のＣ形クランプがともに連結される。これらのピストンアクチュエータのうちのいくつかのピストンアクチュエータのチャンバ容積を変更するために、Ｃ形クランプが、複数の締結具を取り外すことにより、切り離されてもよい。次いで、Ｃ形クランプは、Ｃ形クランプのそれぞれにより形成された突出部がヨークの外部表面に沿って形成された複数のリブのうちの１つからある距離となるまで、互いから離れるよう動かされてもよい。次いで、Ｃ形クランプは、異なるチャンバ容積に対応する異なるリブに近接するよう（例えば、係合するよう）動かされる。次いで、Ｃ形クランプは、異なるリブが突出部と近接して配置されるまで、互いに近づくよう動かされる。次いで、Ｃ形クランプは再び連結されてもよい。

他の例においては、複数のＬ形クランプが部分的に重複し合うよう配置されてもよい。これらのピストンアクチュエータ例のチャンバ容積を変更するために、ピストンアクチュエータの異なる部品をともに連結するタイロッドがＬ形クランプから取り外されてもよい。次いで、Ｌ形クランプは、Ｌ形クランプの突出部が、ヨークの外部表面に沿って形成された複数のリブのうちの１つから離れるまで、互いから離れるよう動かされてもよい。次いで、Ｌ形クランプは、異なるチャンバ容積に対応する異なるリブに近接するよう動かされる。次いで、Ｌ形クランプは、突出部が異なるリブに近接して配置されるまで、互いに対して近づくよう動かされる。次いで、Ｌ形クランプは、Ｌ形クランプにより画成された孔を通してタイロッドを配置することにより、再び連結されてもよい。

さらに他の例においては、１つのプレートは、外部から接近可能で且つ別のプレートに螺合するシャフトに接続される。これらのピストンアクチュエータ例のチャンバ容積を変更するために、作業者は、シャフトに接続されたハンドルを握り、ハンドルを時計方向または反時計方向に回すことにより、チャンバ内に配置されたピストンに対するプレートの位置を変化させてもよい。シャフトには、ピストンアクチュエータに対するシャフトの位置、したがってチャンバ容積を示すための標識が提供されてもよい。

図１は、チャンバ１０４を画成するシリンダ１０２を含む既知のアクチュエータ１００を示し、チャンバ１０４内には、ピストン１０６と、複数のばね１０８および１１０と、トラベルストップ１１２と、アクチュエータステム１１４の一部分とが配置される。シリンダ１０２は、複数の締結具１１８を介して、ヨーク１１６に接続される。

アクチュエータステム１１４は、ヨーク１１６により画成された孔１２０と、ピストン１０６により画成された孔１２２と、トラベルストップ１１２により画成された孔１２４とを通って配置される。ピストン１０６およびトラベルストップ１１２をアクチュエータステム１１４に接続するために、ナット１２６は、ピストン１０６がアクチュエータステム１１４の表面１２８とトラベルストップ１１２との間に配置されるよう、アクチュエータステム１１４にねじ込まれる。

実際面では、ピストンアクチュエータ１００は、バルブ（例えば、グローブバルブ、スライドステムバルブ、その他）（図示せず）を通過する流体流を制御するために、バルブに接続されてもよい。特に、ピストンアクチュエータ１００は、バルブ内における流体制御要素（例えば、プラグ）（図示せず）の位置を制御するために用いられてもよい。流体制御要素は、アクチュエータステム１１４の連結具１３０に動作可能に接続される。動作中は、流体制御要素をバルブ内で動かすために、圧力差が第１チャンバ部分１３２と第２チャンバ部分１３４との間に提供される。例えば、流体制御要素をオリフィス（図示せず）から離れるように動かして流体がバルブを通って流れることができるようにするために、アクチュエータステム１１４は、第１ポート１３８を通して流体を排出することにより第１チャンバ部分内の圧力を低下させること、および第２ポート（図示せず）を通して流体（例えば、空気）を注入することにより第２チャンバ部分１３４内の圧力を増加させることにより、シリンダ１０２の端部１３６に向かって動かされてもよい。第２チャンバ部分１３４内の圧力が増加するにしたがって、ピストン１０６の第１表面１４０に対して行使される力も増加（例えば、力＝圧力×面積）し、第１表面１４０に対して行使されるこの力は、第１チャンバ部分１３２内の圧力を介してピストン１０６の第２表面１４２に対して行使される力と、複数のばね１０８および１１０により行使されるばね力とに対して打ち勝つ。その結果、ピストン１０６およびアクチュエータステム１１４は、ナット１２６が、シリンダ１０２により画成された凹部分１４６と係合するまで、端部１３６に向かって動く。

あるいは、流体制御要素をオリフィスに向かって動かすことによりバルブを通って流れる流体を実質的に止めるために、ピストン１０６は、第１ポート１３８を通して流体を注入して第１チャンバ部分１３２内の圧力を増加させること、および第２ポートを通して流体を排出して第２チャンバ部分１３４内の圧力を低下させることにより、ヨーク１１６に向かって動かされてもよい。第１チャンバ部分１３２の圧力が増加するにしたがい、第２表面１４２に対して行使される力も増加（例えば、力＝圧力×面積）し、複数のばね１０８および１１０により行使される力に加えて、第２表面に行使されるこの力は、第２チャンバ部分１３４内の圧力を介して第１表面１４０に対して行使される力に打ち勝つようになる。その結果、ピストン１０６およびアクチュエータステム１１４がヨーク１１６に向かって動くことにより、バルブ内の流体制御要素の位置が変化する。

ピストンアクチュエータ１００を異なる用途において使用可能とするために、ピストンアクチュエータ１００のストローク長が変えられてもよい。そうするために、締結具１１８が緩められ、シリンダ１０２がヨーク１１６から取り除かれる。次いで、ナット１２６がアクチュエータステム１１４から取り外され、トラベルストップ１１２は大きさが異なる（例えば、長さが異なるトラベルストップ）トラベルストップ１１２と交換される。大きさが異なるトラベルストップ１１２がアクチュエータステム１１４に対して配置されると、ナット１２６は再びアクチュエータステム１１４にねじ込まれる。次いで、シリンダ１０２は、ヨーク１１６に対して再び配置され、締結具１１８が再び締められる。大きさが異なるトラベルストップ１１２を交換することによりピストンアクチュエータ１００のストローク長を変えることは可能であるが、チャンバ１０４の全体的容積は依然として同じである。その結果、利用可能な容積がストローク長に対して必要の容量より大きい場合、ピストンアクチュエータ１００の動的性能が損なわれる可能性がある。ピストンアクチュエータ１００の動的性能に対する影響を打ち消すために、特定の用途に適応した、異なるストローク長とシリンダ１０２の容積とを有する異なるピストンアクチュエータ１００が用いられてもよい。しかし、係るアプローチは、製造者、販売者、および／または顧客が、異なるピストンアクチュエータに関連する多数の異なる部品を常備することを要求する。その結果、コストが増大する他にも、製作上、制御上、および輸送上の問題が生じることとなる。

図２Ａは、ピストン２０６およびアクチュエータステムまたはシャフト２０８の１部分がその内部に配置されるチャンバ２０４を画成するシリンダまたはハウジング２０２を含むピストンアクチュエータ２００を示す。ハウジング２０２は、第１プレート２１２に近接する第１開口部２１０と、第２プレート２１６に近接する第２開口部２１４とを含む。第１プレート２１２、ハウジング２０２、および第２プレート２１６を連結するために、複数のタイロッド２１８が第１プレート２１２の孔２２０を通して配置され、第２プレート２１６にねじ込まれてもよい。図示しないが、ピストンアクチュエータ２００には、ピストン２０６を例えばフェールセーフ位置に付勢する複数のばね（図示せず）が提供されてもよい。

ピストンアクチュエータ２００の容積の調節を可能とするために、ピストンアクチュエータ２００には容積調節器２２１が提供される。特に、いくつかの例においては、容積調節器２２１は、ヨーク２２８の外部表面２２６に沿って形成された複数のリブ２２４のそれぞれと係合し且つそれぞれに近接して配置されるよう構成された突出部２２２を含む第２プレート２１６を含む。以下により詳細に説明するように、異なるリブ２２４に近接して突出部２２２を配置することにより、チャンバ２０４の容積が調節される。いくつかの例においては、リブ２２４は、例えば、約０．２５インチ（０．６４センチメートル）、約０．５インチ（０．６４センチメートル）、その他の間隔で互いから均等に離間してもよい。しかし、他の例においては、異なるリブ２２４は、互いに対して均等に離間しなくてもよい。例えば、リブ２２４のいくつかは約０．２５インチ（０．６４センチメートル）だけ離間し、他のリブ２２４のうちのいくつかは、約０．５インチ（０．６４センチメートル）だけ離間してもよい。加えて、突出部２２２は、完全に円周にわたってもよく、または断続する状態すなわちギザギザに複数の突出部が形成されてもよいことが理解される。

実際面では、第２プレート２１６の突出部２２２が第１リブ２３０に近接して配置され、複数の締結具２３２が、第２プレート２１６、ハウジング２０２、および第１プレート２１２をヨーク２２８に対して固定するために締められると、チャンバ２０４は第１容積を有する場合がある。あるいは、第２プレート２１６の突出部２２２が第２リブ２３４に近接して配置され、複数の締結具２３２が、第２プレート２１６、ハウジング２０２、および第１プレート２１２がヨーク２２８に対して固定するために締められると、チャンバ２０４は第２容積を有する場合がある。

したがって、ピストンアクチュエータ例２００が、ピストンアクチュエータ２００の動的性能を損なうことなく、異なるストローク長要件を有する異なる用途に対して実装され得るよう、チャンバ２０４の容積は、段階的に調節可能である。そのように、図１に示す既知のピストンアクチュエータ１００とは対照的に、ピストンアクチュエータ例２００の容積が特定の用途に対してチャンバ２０４の容積を調整するよう現場調節可能であるため、本明細書に記載の例においては、製造者、販売者、および／または顧客が常備する部品の個数を低減することが可能である。

図２Ｂの部分断面図に示すように、複数のリブ２２４および突出部２２２は、ハウジング２０２のアクチュエータ軸Ａ−Ａとピストン２０６（図２Ａ）とを実質的に整列させる幾何学的配置を含み、その結果、アクチュエータ２００が行程を進むときのいかなる位置合わせ不良または固着も、実質的に排除される場合がある。特に、突出部２２２は、アクチュエータ軸Ａ−Ａに対して略直角の角度αをなす第１表面２１７（例えば、上面）と、アクチュエータ軸Ａ−Ａに対して略鈍角の角度βをなす第２表面２３３（例えば、下面、またはテーパ表面）とを有してもよい。複数のリブ２２４は、突出部２２２に嵌合する合わせ面を含む。特に、リブ２２４は、それぞれが、アクチュエータ軸Ａ−Ａに対して略鈍角の角度βをなす第３表面（例えば、上面、テーパ表面）と、アクチュエータ軸Ａ−Ａに対して略直角の角度αをなす第４表面２２７（例えば、下面）とを含む。より一般的には、突出部２２２の第１表面２１７は、第１リブ２３０の第４表面２２７に対応し、突出部２２２の第２表面２３３は、第２リブ２３４の第３表面２２５に対応する。その結果、第２プレート２１６、ハウジング２０２、および第１プレート２１２をヨーク２２８に対して接続するために締結具２３２が締められると、第２表面２３３と第３表面２２５の相互作用により、突出部２２２は凹部分２３５へと引き込まれ、それにより、ハウジング２０２はピストン２０６に対して適切に整列することが実質的に可能となる。このように、締結具２３２が締められ、対応する突出部２２２の第１表面２１７および第２表面２３３は、リブ２２４の第４表面２２７および第３表面２２５と係合する。リブ２２４のそれぞれの第３表面２２５（例えば、傾斜面）は、突出部２２２の対応する第２表面上にクランプ力を作り出し、その結果、ハウジング２０２はヨーク２２８（図２Ａ）へと確実に固定される。突出部２２２の第１表面２１７とリブ２２４の第４表面２２７との相互作用により、ピストン２０６（図２Ａ）はハウジング２０２に対して実質的に垂直となり、その結果、軸方向の位置合わせ不良が排除され、それにより動作中の固着も排除される。

図３を参照すると、図２Ａに示す第２プレート２１６のさらに詳細な図が示されている。第２プレート２１６は、第１Ｃ形クランプ３０２および第２Ｃ形クランプ３０４を含む。Ｃ形クランプ３０２および３０４をともに連結させるために、Ｃ形クランプ３０２および３０４には各々複数のフランジ３０６、３０８、３１０、および３１２が提供され、これらのフランジは、複数の締結具２３２のうちの１つがこれを貫通して配置される孔３１４および３１６を画成する。加えて、Ｃ形クランプ３０２および３０４のそれぞれは、第１プレート２１２（図２Ａ）、ハウジング２０２（図２Ａ）、および第２プレート２１６をともに連結するためのタイロッド２１８（図２Ａ）のうちの１つを受容する複数の孔または穴３２０（例えば、ねじ穴）を画成する。いくつかの例において、タイロッド２１８（図２Ａ）は、穴３２０のそれぞれにねじ込まれてもよい。しかし、他の例においては、タイロッド２１８（図２Ａ）は、各タイロッド２１８を第２プレート２１６に接続するために、穴３２０を通り抜けて配置され、ナット（図示せず）を受容してもよい。

実際面では、いくつかの例において、チャンバ２０４（図２Ａ）の容積を変化させるために、タイロッド２１８（図２Ａ）を第２プレート２１６から取り除き、第２プレート２１６を第１プレート２１２から切り離してもよい。次いで、Ｃ形クランプ３０２および３０４は、それぞれ、複数の締結具２３２を取り除き、第１リブ２３０が突出部２２２から離れるまで、Ｃ形クランプ３０２および３０４を互いから遠ざかるよう動かすことにより、切り離される。突出部２２２が第２リブ２３４に近接して配置されると、Ｃ形クランプ３０２および３０４は、第２リブ２３４が突出部２２２に近接して配置されるまで、ふたたび互いに対して近づくよう動かされる。次いで、締結具２３２が孔３１４および３１６内に再び配置され、Ｃ形クランプ３０２および３０４は再びともに連結される。次いで、タイロッド２１９は、第１プレート２１２、ハウジング２０２、および第２プレート２１６をともに連結するために、穴３２０にねじ込まれる。

図４は、突出部２２２が第３リブ４０２に近接して配置されチャンバ２０４が第３容積を有する状態にある、図２Ａに示すピストンアクチュエータ例２００を示す。

図５〜図９は、図２Ａおよび図４に示すピストンアクチュエータ２００と実質的に類似するピストンアクチュエータ例５００を示す。しかし、ピストンアクチュエータ５００は、ピストンアクチュエータ５００のヨーク５１０の外部表面５０８に沿って形成された複数のリブ５０６のそれぞれに近接して配置されてもよい突出部５０４を含む第２プレート５０２を含む。実際面では、突出部５０４を異なるリブ５０６に近接して配置することにより、チャンバ５１４の容積が調節される。いくつかの例においては、リブ５０６は、例えば、約０．２５インチ（０．６４センチメートル）または約０．５インチ（１．２７センチメートル）の間隔で、互いから均等に離間してもよい。しかし、他の例においては、異なるリブ５０６は、互いに対して均等に離間しなくてもよい。例えば、リブ５０６のうちのいくつかは、約０．２５インチ（０．６４センチメートル）だけ離間し、他のリブ５０６のうちのいくつかは、約０．５インチ（０．６４センチメートル）だけ離間してもよい。

図１０を参照すると、図５〜図９に示す第２プレート５０２のさらに詳細な図が示されている。第２プレート５０２は、第１Ｌ形クランプ１００２と、第１Ｌ形クランプ１００２と実質的に類似していてもよい第２Ｌ形クランプ１００４とを含む。第１Ｌ形クランプ１００２と第２Ｌ形クランプ１００４とをともに連結するために、Ｌ形クランプ１００２およびＬ形クランプ１００４は、第１重複部分１００８の穴１００６が整列し、第２重複部分１０１０の穴１００６が整列するよう、配置される。次いで、タイロッド５１６（図５）は、Ｌ形クランプ１００２および１００４と、第１プレート５１８（図５）と、ハウジングまたはシリンダ５２０（図５）とをともに連結するために、穴１００６を通して配置される。いくつかの例においては、タイロッド５１６（図５）は穴１００６のそれぞれにねじ込まれてもよい。しかし、他の例においては、タイロッド５１６（図５）は、穴１００６を通して配置され、それぞれのナット（図示せず）を受容することにより、タイロッド５１６（図５）のそれぞれを第２プレート５０２に接続してもよい。

上述のように、チャンバ５１４の容積を変更するために、タイロッド５１６を第２プレート５０２から取り外すことにより、第２プレート５０２、第１プレート５１８、第１Ｌ形クランプ１００２（図１０）、および第２Ｌ形クランプ１００４（図１０）を切り離してもよい。次いで、Ｌ形クランプ１００２および１００４（図１０）は、突出部５０４がリブ５０６のそれぞれの１つから離れるまで、互いから離れるように動かされる。突出部５０４がリブ５０６のうちの所望の異なる１つに近接して配置され、第１重複部分１００８および第２重腹部分１０１０の穴１００６（図１０）が整列すると、Ｌ形クランプ１００２および１００４（図１０）は、再び互いに向かって動かされる。次いで、タイロッド５１６が穴１００６（図１０）にねじ込まれ、Ｌ形クランプ１００２および１００４（図１０）と、第１プレート５１８と、ハウジング５２０とがともに連結される。

図５は、第１組の近接するリブ５１３の間にある第１溝５１２に配置された突出部５０４を示し、したがって、ピストンアクチュエータ５００のチャンバ５１４は第１容積を有する。図６は、第２組の近接するリブ６０４の間にある第２溝６０２に配置された突出部５０４を示し、したがって、ピストンアクチュエータ５００のチャンバ５１４は第２容積を有する。図７は、第３組の近接するリブ７０２の間にある第３溝７０２における突出部５０４を示し、したがって、ピストンアクチュエータ５００のチャンバ５１４は第３容積を有する。図８は、第４組の近接するリブ８０４の間にある第４溝８０２に配置された突出部５０４を示し、したがって、ピストンアクチュエータ５００のチャンバ５１４は、第４容積を有する。図９は、第５組の近接するリブ９０４の間にある第５溝９０２に配置された突出部５０４を示し、したがって、ピストンアクチュエータ５００のチャンバ５１４は、第５容積を有する。図５〜図９は、チャンバ５１４の容積を調節するための５つのリブを有するピストンアクチュエータ５００を示すが、ピストンアクチュエータ５００は、任意の数（例えば、２、３、４、５、６、その他）のリブを有してもよく、したがって、任意の数の段階的調節、位置、または設定を有してもよい。

図１１は、ピストン１１０６、アクチュエータステムまたはシャフト１１０８の一部分、第１プレート１１１０、およびシャフト１１１２の一部分がその内部に配置されるチャンバ１１０４を画成するハウジングまたはシリンダ１１０２を含むピストンアクチュエータ例１１００を示す。ハウジング１１０２は、第３プレート１１１６に近接する開口部１１１４と、第２プレート１１２０に近接する別の開口部１１１８とを含む。ハウジング１１０２、第３プレート１１１６、および第２プレート１１２０をともに連結するために、複数のタイロッド１１２２が第３プレート１１１６の孔１１２３を通って配置され、第２プレート１１２０にねじ込まれてもよい。図示しないが、ピストンアクチュエータ１１００には、ピストン１１０６を例えばフェールセーフ位置に付勢する複数のばね（図示せず）が提供されてもよい。

ピストンアクチュエータ例１１００の容積を調節するために、ピストンアクチュエータ１１００には容積調節器１１２４が提供される。特に、いくつかの例においては、容積調節器１１２４は、シャフト１１１２に接続された第１プレート１１１０を含み、その結果、シャフト１１１２の段階的調節が可能となり、したがって、第１プレート１１１０の段階的調節が可能となる。シャフト１１１２は第３プレート１１１６の孔１１２６と螺合する。実際面では、シャフト１１１２を例えばハンドルまたは回転輪１１２８を介して回転させることにより、第１プレート１１１０は第３プレート１１１６に向かってまたは第３プレート１１１６から離れるように動かされ、その結果、チャンバ１１０４の容積は、それぞれ増加または減少する。いくつかの例においては、シャフト１１１２には、チャンバ１１０４に対する第１プレート１１１０の位置を示すために、シャフト１１１２の外部表面１１３０に沿って標識または指標（図示せず）が提供されてもよい。標識または指標は、外部表面１１３０に沿って均等に離間してもよい。しかし、他の例においては、標識または指標は、外部表面１１３０に沿って均等に離間しなくてもよい。

チャンバ１１０４の容積を変化させるために、作業者はハンドル１１２８を握り、いくつかの例において、ハンドル１１２８を時計方向に回して、第１プレート１１１０をピストン１１０６に向かって動かし、そのようにしてチャンバ１１０４の容積を減少させてもよい。あるいは、作業者は、ハンドル１１２８を握り、いくつかの例において、ハンドル１１２８を反時計方向に回して、第１プレート１１１０をピストン１１０６から離れるように動かし、そのようにしてチャンバ１１０４の容積を増加させてもよい。ピストンアクチュエータ１１００に対してハンドル１１２８が外部にあるため、作業者は、ピストンアクチュエータ１１００を分解する必要なしに比較的容易にチャンバ１１０４の容積を現場調節することが可能である。いくつかの例においては、シャフト１１１２の位置を、したがってハウジング１１０２に対するピストン１１０６の位置を固定するために、ピストンアクチュエータ１１００にはロック機構（図示せず）が提供されてもよい。

図１１は、第３プレート１１１６に比較的近接した第１プレート１１１０を示し、したがって、チャンバ１１０４の容積は比較的大きいものとなっている。それとは対照的に、図１２はピストン１１０６に比較的近接した第１プレート１１１０を示し、したがってチャンバ１１０４の容積は比較的小さいものとなっている。

図１３は、図２Ａ、図４、および図５〜図９に示すピストンアクチュエータ２００および５００と類似するピストンアクチュエータ例１３００を示す。しかし、ピストンアクチュエータ１３００は、ピストンアクチュエータ１３００のヨーク１３１２の外部表面１３１０に沿うねじ山１３０８と螺合するねじ山１３０６を有する第２プレート１３０４を含む容積調節器１３０２を含む。ヨーク１３１２に対して第２プレート１３０４を回すことにより、ピストンアクチュエータ１３００のチャンバ１３１４の容積は、増加または減少する。ヨーク１３１２に対して第２プレート１３０４を固定するために、ピストンアクチュエータ１３００には、外部表面１３１０に沿うねじ山１３０８と螺合するねじ山１３１８を画成するロック機構またはロックナット１３１６が提供される。動作中、第２プレート１３０４がヨーク１３２１に対して所望の位置に配置されると、ロックナット１３１６が締められ（例えば、第２プレート１３０４と係合するよう回され）ることにより、第２プレート１３０４は所望の位置から動くことが妨げられる。

いくつかの例においては、ヨーク１３１２には、ヨーク１３１２に対する第２プレート１３０４の位置を示すため、したがって、チャンバ１３１４の容積を示すために、標識または指標（図示せず）が外部表面１３１０に沿って提供されてもよい。標識または指標は外部表面１３１０に沿って均等に離間してもよい。しかし、他の例においては、標識または指標は、外部表面１３１０に沿って均等に離間しなくてもよい。

チャンバ１３１４の容積を変化させるために、作業者は、第２プレート１３０４の表面１３２０を例えば工具（図示せず）を介して握り、第２プレート１３０４を時計方向に回し、第２プレート１３０４をヨーク１３１２の端部１３２２から離れるように動かして、そのようにしてチャンバ１３１４の容積を減少させてもよい。あるいは、作業者は、表面１３２０を握って第２プレート１３０４を反時計方向に回し、第２プレート１３０４を端部１３２２に向かって動かして、そのようにしてチャンバ１３１４の容積を増加させてもよい。容積調節器１３０２が外部にあるため、作業者は、ピストンアクチュエータ１３００を分解する必要なしに比較的容易にチャンバ１３１４の容積を現場調節することが可能である。

図１４は、ピストン１４０６と、アクチュエータステムまたはシャフト１４０８の１部分と、容器または内袋１４１０とがその内部に配置されたチャンバ１４０４を画成するハウジングまたはシリンダ１４０２を含む、さらに他のピストンアクチュエータ例１４００を示す。ハウジング１４０２は、第１プレート１４１４に近接する開口部１４１２と、第２プレート１４１８に近接する別の開口部１４１６とを含む。ハウジング１４０２と、第１プレート１４１４と、第２プレート１４１８とをともに連結するために、複数のタイロッド１４２０が第１プレート１４１４および第２プレート１４１８の孔１４２２を通して配置され、ナット１４２４を介して固定されてもよい。

ピストンアクチュエータ例１４００の容積を調節するために、ピストンアクチュエータ１４００には容積調節器１４２６が提供される。特に、いくつかの例においては、容積調節器１４２６は、第１プレート１４１４に画成された孔１４２９を介してポンプ１４２８（例えば、油圧ポンプ、手動ポンプ）に流体的に接続された内袋１４１０を含む。ポンプ１４２８は、内袋１４１０を貯槽１４３０（例えば、作動油槽）に流体的に結合し、この貯槽１４３０は、実質的に非圧縮性の流体を収容してもよい。ポンプ１４２８には、貯槽１４３０と内袋１４１０との間の流体の流れを制御するための、逆止バルブ１４３２（例えば、流体制御装置）が提供される。加えて、ポンプ１４２８には、内袋１４１０内の流体の量を、したがってチャンバ１４０４内で内袋１４１０により占有される容積を特定するための、センサ１４３４が提供されてもよい。

動作中は、空気が圧縮性の流体であるため、チャンバ１４０４内の空気の容積が、ピストンアクチュエータ１４００の動的性能に対して最大の影響力を有する。したがって、チャンバ１４０４内（例えば、内袋１４１０内）の非圧縮性流体の量を増減することによりチャンバ１４０４内の空気の容積を変化させることにより、ピストンアクチュエータ１４００は、ピストンアクチュエータ１４００の動的性能を損なうことなく、異なるストローク長要件を有する異なる用途において実装されることが可能となる。チャンバ１４０４内の空気（例えば、圧縮性流体）の容積を変化させるために、作業者は、ポンプ１４２８のレバー１４３６を動かして逆止バルブ１４３２を開放位置へと作動させ、その結果、貯槽１４３０と内袋１４１０との間で流体が流れることができるようにしてもよい。内袋１４１０内の流体の容積を増加させるために、ポンプ１４２８が流体（例えば、非圧縮性流体）を貯槽１４３０から内袋１４１０へと注入すると、内袋１４１０内の流体の量は増加し、その結果、チャンバ１４０４内の空気の容積は減少する。所望の量の流体が内袋１４１０内に入ると、作業者は、レバー１４３６を動かして逆止バルブ１４３２を閉位置に作動させる、貯槽１４３０と内袋１４１０との間で流体の追加的な流れは実質的に妨げられる。

あるいは、内袋１４１０内の流体の容積を減少させるために、逆止バルブ１４３２が開放位置へと作動されると、ポンプ１４２８は内袋１４１０から貯槽１４３０へと流体を注入する。その結果、チャンバ１４０４内の空気の容積は増加する。所望の量の流体が内袋１４１０内に入ると、作業者は、レバー１４３６を動かして逆止バルブ１４３２を閉止位置へと作動させる。その結果、貯槽１４３０と内袋１４１０との間の流体の追加的な流れが実質的に妨げられる。他の例においては、内袋１４１０内の流体の体積を減少させるために、逆止めバルブ１４３２が開放位置へと作動されると、ピストン１４０６の下方のチャンバ１４３８内の圧力は、加圧されて、ピストン１４０６の表面１４４０に対して力を行使する。その結果、ピストン１４０６は第１プレート１４１４に向かって動かされる。ピストン１４０６が第１プレート１４１４に向かって動くと、ピストン１４０６は内袋１４１０を圧縮し、内袋１４１０内の流体を孔１４２９を通って貯槽１４３０に向かって押し出す。

ピストンアクチュエータ１４００が、チャンバ１４０４内に配置された内袋１４１０を有するものであるとして説明してきたが、ピストンアクチュエータ１４００には内袋１４１０が提供されなくてもよい。かかる例においては、逆止バルブ１４３２が開放位置へと作動されると、流体は孔１４２９を通ってチャンバ１４０４に入る。その結果、チャンバ１４０４内の空気の容積は減少する。あるいは、チャンバ１４０４内の流体の量を減少させるために、ピストン１４０６の下方のチャンバ１４３８内の圧力は、加圧されて、ピストン１４０６の表面１４４０に対して力を行使し、その結果、ピストン１４０６は第１プレート１４１４に向かって動き、チャンバ１４０４から孔１４２９を通って貯槽１４３０に向かって流体を押す。

特定の方法例、装置例、製品例が本明細書で説明されてきたが、本発明の範囲はこれらに限定されない。逆に、本発明は、字句通りまたは均等論に基づいて添付の請求項の範囲に公正に含まれるすべての方法、装置、製品を含むものである。

Claims (18)

1. 対向する開口部およびチャンバを有するハウジングと、
   前記ハウジングに接続され且つ前記対向する開口部のうちの１つに近接する第１プレートと、
   ヨークおよび前記ハウジングに接続され且つ前記対向する開口部のうちの他方に近接する第２プレートと、
   容積調節器と、を備え、
   前記容積調節器は、前記チャンバの容積を変化させるための現場調節を提供し、前記ヨークの外部表面に沿って第１リブおよび第２リブを有し、前記第１リブおよび前記第２リブは前記第２プレートの突出部と係合するよう構成され、前記第２プレートの前記突出部を前記第１リブに近接して配置することは第１チャンバ容積と関連づけられ、前記第２プレートの前記突出部を前記第２リブに近接して配置することは前記第１チャンバ容積とは異なる第２チャンバ容積と関連づけられ、
   前記突出部は、前記第１リブおよび前記第２リブのうちの少なくとも１つの第２テーパ表面に対応する第１テーパ表面を含み、前記第１テーパ表面と前記第２テーパ表面との間の相互作用により、前記ハウジングが前記現場調節可能なピストンアクチュエータの軸に対して整列する、現場調節可能なピストンアクチュエータ。
2. 前記第１リブは、前記第２リブよりも、前記ヨークの端部に比較的より近い、請求項１に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
3. 前記第２プレートは、少なくとも１つの締結具により互いに連結されたクランプを備える、請求項１に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
4. 前記クランプは、それぞれが前記少なくとも１つの締結具を受容するための少なくとも１つのフランジを有する、複数の対向するＣ形クランプを備える、請求項３に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
5. 前記クランプは、少なくとも部分的に重複し合う複数のＬ形クランプを含む、請求項３に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
6. 前記容積調節器はシャフトに接続された前記第１プレートを備え、且つ、前記シャフトは、前記第１プレートを前記チャンバに対して調節することにより前記ピストンアクチュエータを分解する必要なしに前記チャンバの容積を変化させることが可能となるよう、外部から接近可能である、請求項１に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
7. 前記チャンバ内に配置されたピストンに接続されたステムをさらに備え、前記ステムは、バルブの流体流制御部材の位置を制御する、請求項１に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
8. 前記ハウジング、前記第１プレート、前記第２プレート、および前記ヨークに接続するための複数のタイロッドをさらに備える、請求項１に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
9. 前記容積調節器は前記第２プレートを備え、前記第２プレートは、前記ヨークの外部表面と螺合するためのねじ山を含む、請求項１に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
10. 前記チャンバの前記容積を変化させることにより、前記チャンバ内の実質的に非圧縮性の流体の容積が変化する、請求項１に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
11. 前記容積調節器は前記チャンバ内に配置された内袋を備え、前記内袋は流体制御装置に流体的に接続され、前記流体制御装置は、前記内袋への前記実質的に非圧縮性の流体の流れを制御することにより、前記チャンバ内の前記実質的に非圧縮性の流体の前記容積を変化させる、請求項１０に記載の現場調節可能なピストンアクチュエータ。
12. 対向する開口部およびチャンバを備えるハウジングと、
    前記ハウジングに接続され、且つ前記対向する開口部のうちの１つに近接する第１プレートと、
    ヨークおよび前記ハウジングに接続され且つ前記対向する開口部のうちの他方に近接する第２プレートと、
    容積調節手段と、を備え、
    前記容積調節手段は、前記チャンバの容積を変化させる現場調節を提供し、
    前記容積調節手段は、前記ヨークの外部表面に沿って前記第２プレートの突出部に対応する第１リブおよび第２リブを有し、前記第２プレートの前記突出部を前記第１リブに近接して配置することは第１チャンバ容積と関連づけられ、前記第２プレートの前記突出部を前記第２リブに近接して配置することは前記第１チャンバ容積とは異なる第２チャンバ容積と関連づけられる、
    前記突出部は、前記第１リブおよび前記第２リブのうちの少なくとも１つの第２テーパ表面に対応する第１テーパ表面を含み、前記第１テーパ表面と前記第２テーパ表面との間の相互作用により、前記ハウジングが前記現場調節可能なピストンアクチュエータの軸に対して整列する、ピストンアクチュエータ組立体。
13. 前記第１リブは、前記第２リブよりも、前記ヨークの端部に比較的より近い、請求項１２に記載のピストンアクチュエータ組立体。
14. 前記第２プレートは、少なくとも１つの締結具によりともに連結されたクランプを備える、請求項１２に記載のピストンアクチュエータ組立体。
15. 前記クランプは、それぞれが前記少なくとも１つの締結具を受容するための少なくとも１つのフランジを有する、複数の対向するＣ形クランプを備える、請求項１４に記載のピストンアクチュエータ組立体。
16. 前記クランプは、少なくとも部分的に重複する複数のＬ形クランプを含む、請求項１４に記載のピストンアクチュエータ組立体。
17. 前記容積調節器はシャフトに接続された前記第１プレートを備え、前記シャフトは、前記チャンバに対して前記第１プレートを調節することにより、前記アクチュエータ組立体を分解する必要なしに前記チャンバの前記容積を変化させることが可能となるよう、外部から接近可能である、請求項１２に記載のピストンアクチュエータ組立体。
18. 前記チャンバ内に配置されたピストンに接続されたステムをさらに備え、前記ステムはバルブの流体流制御部材の位置を制御する、請求項１２に記載のピストンアクチュエータ組立体。

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