CN100535488C

CN100535488C - 真空调压阀

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Publication number: CN100535488C
Application number: CNB2005100676829A
Authority: CN
Inventors: 梶谷昌生; 平松和夫
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2004-08-02
Filing date: 2005-04-25
Publication date: 2009-09-02
Anticipated expiration: 2025-04-25
Also published as: JP2006046415A; KR100915547B1; JP4196293B2; KR20060044720A; US20060021656A1; CN1734144A; US7117886B2

Abstract

本发明提供一种控制性良好的真空调压阀，可以使用小型且低价的电动机，迅速且正确地对阀部件的开度进行控制。具有通过阀部件(15)开闭主气口(11、12)间的阀座(14)的阀主体部(1)；具有用于开闭操作阀部件的活塞(32)的气缸部(2)；通过使用电动机(45)驱动的挡圈(41)，设定阀部件的开度的阀开度调节部(3)；和根据真空室内的压力传感器(60)的输出，控制阀部件开度的阀控制部(4)。阀控制部的主控制器(63)，根据压力设定值的信号以及来自所述压力传感器的压力信号，向控制电动机(45)的电动机控制器(64)输出用于适当设定阀部件开度的信号，并进行控制以向所述活塞的压力室(37)供给先导流体，使所述活塞(32)移动至与挡圈抵接的位置。

Description

真空调压阀

技术领域

本发明涉及一种在物理化学机械等中用于化学反应用真空室的减压等的真空调压阀。

背景技术

例如，在半导体的制造装置中，在真空室内进行蚀刻等化学处理，此时真空室的减压使用真空泵，连接此真空泵和真空室的外部流路的开闭使用真空阀。此真空阀，例如专利文献1所记载那样，具有与真空泵和真空室连接的两个气口；连接这些气口之间的内部流路；在此内部流路中形成的阀座；开闭此阀座的阀部件；和开闭操作此阀部件的活塞，使该活塞的冲程直接成为上述阀部件打开阀座时的阀开度。

然而，由于真空室内的真空度因反应气体的增减等而变化，因而需要对此变化的部分进行补偿，而将室内维持为需要的真空度。然而，上述真空阀，其目的并不在于通过阀部件的开度对真空室内的真空压力进行调整，即使想要通过活塞对阀部件的开度进行调节，也不能迅速且正确地进行调节。

为了简单地对这种真空阀中的阀部件的开度进行调节，设置了可以高精度地进行位置调节的挡圈，认为构成为驱动上述活塞直至与此挡圈抵接的位置是适当的(参照专利文献2)。

此时，由于需要迅速且正确地进行上述挡圈的位置调节，因而通过电动机进行此驱动是有利的。然而，如果只进行挡圈的位置调节，可以使用小型且低价的电动机，但是由于上述活塞以大的驱动力压在由此进行位置调节挡圈上，因而需要对挡圈进行支撑以能够耐受此驱动力，而且，在此驱动力的作用下，难以使用小型的电动机对挡圈进行驱动，因而对此对策需要进行考虑。

专利文献1：特开平8-178126号公报

专利文献2：特愿2003-310607号

发明内容

本发明的技术目的在于，提供一种控制性良好的真空调压阀，可以迅速且正确地对阀部件的开度进行控制，由此可以迅速且正确地对真空室内的真空压力进行调整。

本发明的另一技术目的在于，可以通过小型且低价的电动机进行挡圈的驱动，由此提供一种经济性优良的真空调压阀，其中，所述挡圈设定用于驱动阀部件的活塞的停止位置。

用于解决上述问题的本发明的真空调压阀，其特征在于，具有如下具体说明的、具有开闭主气口间流路的阀座的阀部件的阀主体部；开闭操作上述阀部件的气缸部；设定上述阀部件开度的阀开度调节部；和根据检测真空室压力的压力传感器的输出，控制上述阀部件的开度的阀控制部。

具体地，上述阀主体部，具有阀壳体，所述阀壳体具有用于连接于真空室以及真空泵的第一主气口以及第二主气口；连接这两个主气口的流路；和在该流路中以包围上述第一主气口的周围的方式设置的阀座；设置在该阀壳体内，开闭上述阀座的阀部件；从此阀部件在上述阀壳体的轴线方向上延伸，前端到达气缸部的阀轴；和向阀座的闭锁方向而对上述阀部件施力的回复弹簧。

此外，上述气缸部，具有安装在上述阀轴前端的活塞；使上述阀部件开放方向的流体压力作用于此活塞的压力室；用于向此压力室给排先导流体的先导气口。

而且，上述阀开度调节部，具有向上述活塞的背面突出，限制该活塞的移动范围的挡圈；和通过转动-直动变换机构，至任意位置且无级地对设置于该挡圈上的移动部件进行前后移动驱动的电动机。

此外，通过上述电动机使上述挡圈发生位移，而对基于上述活塞的上述阀部件的开度进行控制的阀控制部，具有检测上述电动机转动量的转动量传感器；检测上述真空室压力的压力传感器；向上述先导气口给排先导流体的电磁阀；根据压力设定值的信号以及来自上述压力传感器的压力信号，向控制上述电动机驱动的电动机控制器输出用于适当设定阀部件开度的挡圈位置的信号，并向上述电磁阀输出用于控制以使上述压力室内的流体压力成为活塞驱动控制所需压力的控制信号的主控制器；和根据来自该主控制器的挡圈位置的信号和来自上述转动量传感器的信号而对上述电动机进行控制的上述电动机控制器。

在具有上述构成的真空调压阀中，上述主控制器，对来自上述压力传感器的压力信号和给定的压力设定值进行比较，向控制电动机驱动的电动机控制器输出用于适当设定阀部件开度的挡圈位置的信号，并向上述电磁阀输出用于控制以使压力室内的流体压力成为活塞驱动控制所需压力的控制信号，由此，上述电动机正转或者反转，使上述挡圈移动到指定的位置，此外，从上述电磁阀向气缸部的压力室内供给先导流体，该先导流体的流体压力使上述活塞反抗上述回复弹簧的弹力而移动至抵接于上述挡圈的位置，给予阀部件需要的阀开度。此阀开度，可以通过上述电动机的转动量而在实质上无级地进行调整。此外，通过排出上述压力室内的先导流体而使该室的流体压力降低，可以利用上述回复弹簧的弹力使上述阀部件关闭。

上述真空调压阀，由于通过电动机使上述挡圈移动而决定位置，使上述活塞抵接于该挡圈而控制上述活塞的动作位置，因而可以通过该挡圈的迅速且正确的位置决定，迅速且正确地决定上述阀部件的位置，因此，可以正确地控制上述阀部件的开度，且控制性优良，可以正确调整真空室内的真空压力，而且，由于上述电动机只用于决定挡圈的位置，因而可以使用小型且低价的装置，由于节省电力、实现小型化，因而经济性优良。

在本发明具体的构成形态中，上述转动-直动变换机构，由将上述电动机的输出轴的转动变换成上述移动部件的直动的滚珠丝杠构成。

此外，在本发明其他的具体构成形态中，可以由第一以及第二两个二通阀构成上述电磁阀，该第一阀的输入侧与空气压力源连接，该第二阀的输出侧向大气开放，使该第一阀的输出侧和该第二阀的输入侧与上述先导气口连接，也可以只由一个三通阀构成该电磁阀，将该三通阀连接成可以向上述先导气口给排来自空气压力源的压缩空气。

在本发明其他的具体的构成形态中，使上述电磁阀为不能调整其输出压力的单一的方向切换阀时，上述主控制器构成为具有以下的功能：在电动机驱动时，至少在电动机向减小阀部件的阀开度的方向驱动时，排出上述压力室的压力，使该电动机通过上述转动-直动变换机构而驱动移动部件的驱动力减小。

另一方面，在使上述电磁阀可以对供给于先导气口的先导流体进行压力控制而供给时，上述主控制器构成为具有以下的功能：在电动机驱动时，使上述压力室的压力降低至被控制的一定压力，使该电动机通过上述转动-直动变换机构而驱动移动部件的驱动力降低。

如果使上述主控制器具有这样的功能，则上述电动机可以是只用于决定挡圈的位置的很小型且低价的装置，由于节省电力、实现小型化，因而经济性较为优良。

根据具有上述构成的本发明的真空调压阀，可以迅速且正确地控制阀部件的开度，由此可以得到能够迅速且正确地对真空室内的真空压力进行调整的控制性良好的真空调压阀。此外，可以使用小型且低价的电动机进行挡圈的驱动，其中，挡圈设定用于驱动阀部件的活塞的停止位置，可以得到经济性优良的真空调压阀。

附图说明

图1表示本发明的真空调压阀的一个实施例的剖视图。

具体实施方式

图1表示本发明的真空调压阀的优选的一个代表实施方式，此阀由具有用于开闭主气口11、12间的流路13的阀部件15的阀主体部1；开闭操作上述阀部件15的气缸部2；设定上述阀部件15的开度的阀开度调节部3；根据检测真空室5的压力的压力传感器60的输出而控制上述阀部件15的开度的阀控制部4构成，上述阀主体部1、气缸部2和阀开度调节部3，沿着阀的轴线L直列结合。

上述阀主体部1，实质上具有呈圆柱状或者棱柱状的中空的阀壳体10，在此阀壳体10上，设置用于与真空室5连接的第一主气口11，和用于与真空泵6连接的第二主气口12，上述第一主气口11，在阀壳体10的第一端部10a侧，向阀的轴线L方向开口，第二主气口12，在阀壳体10的侧面向垂直于上述轴线L的方向开口。此外，在上述阀壳体10的内部，形成用于连接上述两主气口11、12的上述流路13，并以包围上述第一主气口11向此流路13开口的开口部11a的周围的方式形成阀座14。

在上述阀壳体的10的内部，与上述阀座14同轴状地设置用于开闭上述阀座14的托架式的上述阀部件15。此阀部件15形成为圆盘形，在前面的靠近外周端的位置上，安装与上述阀座14接离的呈圆环状的橡胶材料制的阀密封部件17。

在上述阀部件15的背面中央部，安装阀轴20的基端部。此阀轴20，在阀壳体10的内部沿上述轴线L延伸，其前端部贯通用于分隔阀主体部1和气缸部2的间隔壁31，向该气缸部2的内部延伸，与活塞32连接。

此外，在上述阀部件15的背面设置弹簧座22，在此弹簧座22和上述间隔壁31之间，设置将上述阀部件15向闭锁方向弹开的线圈状的回复弹簧23。此回复弹簧23，由同轴配置的大径的第一弹簧23a和小径的第二弹簧23b构成。此外，在上述阀部件15的背面，以包围上述阀轴20、外嵌于此阀轴20的套筒21以及回复弹簧23的周围的方式，设置可自由伸缩的波纹管24。此波纹管24，由金属等耐腐蚀材料形成，其一端安装在上述阀部件15的背面，另一端安装在设置于阀壳体10的端部和上述间隔壁31之间的支撑板25上，可以伴随上述阀部件15的开闭而伸缩。上述波纹管24的内侧空间，通过未图示的孔向外部开放。

上述气缸部2，具有同轴结合于上述阀壳体10的第二端部10b侧的气缸外罩30。此气缸外罩30，形成为与上述阀壳体10相同的圆柱状或者四棱柱状，在轴线L方向的一端侧上具有用于分隔与此阀壳体10之间的上述间隔壁31，并在内部具有气缸孔33，在此气缸孔33的内部，通过密封部件34和磨损环35，可自由滑动地收容上述活塞32。如上所述，阀轴20可自由滑动地贯通上述间隔壁31，向气缸孔33内延伸，其前端部与上述活塞32连接。

在上述活塞32的一面侧，在该活塞32和上述间隔壁31之间形成压力室37，此压力室37，与在上述气缸外罩30的侧面开口的先导气口38连接。上述活塞32的另一面侧成为向外部开放的气室39。

上述阀开度调节部3，如图1所示，具有同轴结合于上述气缸外罩30的端部的盖块(

；组装入其内部，前端抵接在上述活塞30背面的呈圆筒状的挡圈41；通过转动-直动变换机构47，至轴线L方向的任意位置而无级地对设置于该挡圈41上的移动部件51进行前后移动驱动的电动机45。

上述电动机45，是可以正反转动的电动机，将此正反转动运动变换成往复直线运动的上述变换机构47，由将上述电动机45的输出轴46的转动变换成设置于上述挡圈41上的移动部件51的直动的滚珠丝杠构成。

上述滚珠丝杠，由设置于电动机45的输出轴46上的螺纹部50，和具有内螺纹部52的上述移动部件51构成，其中，内螺纹部52通过滚珠而被该螺纹部50螺插，而以不转动的状态在该电动机45的输出轴46的轴线方向上移动，在该移动部件51上，通过螺钉53连接上述挡圈41的基端部。

上述盖块40，为与上述气缸外罩30相同的圆柱状或者四棱柱状，上述电动机45，设置于在上述盖块40内设置的电动机室48内，上述变换机构47，收容于用于连接上述电动机室48和上述气缸部2的气室39的中空部49内。上述挡圈41的前端41a成为自由端，从上述中空部49突出，对着上述活塞32的背面的中央部而配置。

此外，在上述盖块40内，设置由旋转编码器构成的转动量传感器54，其构成上述阀控制部4的一部分，检测上述电动机45的输出轴46的转动量，将其信号向该阀控制部4输出。

阀控制部4，具有上述转动量传感器54；检测真空室5的压力的压力传感器60；向上述先导气口38给排先导流体的电磁阀62；根据压力设定值的信号以及来自上述压力传感器60的压力信号，向控制上述电动机45驱动的电动机控制器64输出用于适当设定阀部件15开度的挡圈位置的信号，并向上述电磁阀62输出用于控制以使上述压力室37内的流体压力成为活塞32的驱动控制所需要的压力的控制信号的主控制器63；和根据来自该主控制器63的挡圈位置的信号和来自上述转动量传感器54的信号，对上述电动机45进行控制的上述电动机控制器64。

上述电磁阀62，由第一以及第二两个二通阀62a、62b构成，该第一阀62a的输入侧与空气压力源65连接，该第二阀62b的输出侧向大气开放，连接该第一阀62a输出侧和该第二阀62b输入侧的管路66，通过管路67与上述先导气口38连接。

上述第一以及第二二通阀62a、62b，通过来自上述主控制器63的控制信号而开闭，通过第一阀62a而使从空气压力源65向上述压力室37供给的先导流体通断，此外，通过第二阀62b使从上述压力室37排出的先导流体通断，由此可以使这些阀62a、62b作为不调整输出压力的一个三通阀的方向切换阀而作用。

因此，也可以只使用一个三通阀代替上述第一以及第二二通阀62a、62b，将该三通阀连接成能够向上述先导气口38给排来自空气压力源65的压缩空气。

另一方面，通过来自上述主控制器63的控制信号，可以以较短的时间间隔开闭上述第一以及第二阀62a、62b，通过适当调整此开闭时间，可以将从空气压力源65向压力室37供给的压缩空气调整为低于空气压力源的压力的任意压力而供给。

在只使用一个三通阀代替上述第一以及第二二通阀62a、62b时，也可以通过使该三通阀具有压力调整功能，用主控制器63对其进行控制，而对来自空气压力源65的压缩空气进行压力调整而向上述先导气口38供给。

在具有上述构成的真空调压阀中，为了使上述真空室5减压而开放上述阀座14时，在上述主控制器63中，对来自上述压力传感器60的压力信号和给予该主控制器63的压力设定值进行比较，向控制电动机45驱动的电动机控制器64输出用于适当设定阀部件15开度的挡圈位置(电动机的转动量)的信号。由此，通过基于电动机控制器64的控制，使上述电动机45正转或者反转，通过转动-直动变换机构47使上述挡圈41移动至指定的位置。上述挡圈41的位置，经常在转动量传感器54中作为电动机45的转动量而被检测，其被反馈到上述电动机控制器64。

另一方面，通过来自上述主控制器63的信号驱动上述电磁阀62，将阀部件15打开至由上述挡圈41所设定的开度时，使上述第一电磁阀62a打开，第二电磁阀62b关闭，向压力室37供给先导流体，由于该先导流体的流体压力，上述活塞32反抗回复弹簧23的弹力，移动到抵接于挡圈41的位置，给予阀部件15需要的阀开度。此阀开度，通过在主控制器63中，根据来自上述压力传感器60的压力信号改变上述电动机45的转动量，变更上述挡圈41的设定位置，可以在实质上无级地进行调整。

此外，通过切换上述第一以及第二电磁阀62a、62b，可以排出上述压力室37内的先导流体而使该室的流体压力降低，由此可以以上述回复弹簧23的弹力使阀部件15关闭。

上述电动机45，由于只用于挡圈41的位置调整，因而希望尽可能使用小型且低价的装置，但是此时，在活塞32的驱动力作用于该挡圈41的状态下，难以转动驱动电动机45而进行挡圈41的位置调整。此外，也加重了由滚珠丝杠构成的转动-直动变换机构47的负担。

为了应对这样的问题，可以使上述主控制器63具有以下的功能：在电动机45驱动时，至少在电动机45向减小阀部件15的阀开度的方向驱动时，使上述压力室37的压力排出或者降低，使该电动机45通过上述转动-直动变换机构47驱动移动部件51的驱动力减小。不仅在电动机45向减小阀部件15的阀开度方向驱动时，在电动机45向反方向驱动时也同样可以使压力室37的压力排出或者降低。

此外，上述电磁阀62，如上所述，在可以对供给于先导气口38的先导流体进行压力控制而供给时，可以使上述主控制器63具有以下的功能：在电动机45驱动时，使上述压力室37的压力降低至被控制的一定压力，使该电动机45通过上述转动-直动变换机构47而驱动移动部件51的驱动力降低。在电动机45向增大阀部件15的阀开度的方向驱动时，如果需要，也可以使压力室37的压力排出或者降低。

而且，在对此先导流体进行压力控制时，向压力室37供给先导流体而将活塞32压向挡圈41时，可以控制向该压力室37供给的压力，使对支撑挡圈41的上述转动-直动变换机构47以及电动机45产生作用的活塞32的驱动力的负担减轻。此时，也可以在压力室37中设置检测其内部压力的压力传感器，将此检测压力反馈至主控制器63。

具有上述构成的真空调压阀，由于通过电动机控制器64所控制的电动机45使上述挡圈41移动而正确地决定位置，并使活塞32抵接于该挡圈41而对上述活塞32的动作位置进行控制，因而可以通过挡圈41的迅速且正确的位置决定，迅速且正确地决定上述阀部件15的位置，可以正确地控制上述阀部件15的开度，且控制性优良，而且，由于上述电动机45只用于决定挡圈41的位置，因而可以使用小型且低价的装置，由于节省电力、实现小型化，因而经济性优良。

以上，对本发明的真空调压阀进行了详述，但本发明不限定于上述实施例，在不脱离本发明精神的范围内，可以对设计进行种种的变更。

Claims

1.一种真空调压阀，其特征在于，具有：

阀主体部，具有阀壳体；设置在该阀壳体内，开闭阀座的阀部件；从此阀部件在所述阀壳体的轴线方向上延伸，前端到达气缸部的阀轴；和向阀座的闭锁方向而对所述阀部件施力的回复弹簧，其中，阀壳体具有用于连接于真空室以及真空泵的第一主气口以及第二主气口；连接这两个主气口的流路；和在该流路中以包围所述第一主气口周围的方式设置的所述阀座；

所述气缸部，具有安装在所述阀轴前端的活塞；使所述阀部件开放方向的流体压力作用于此活塞的压力室；和用于向此压力室给排先导流体的先导气口；

阀开度调节部，具有向所述活塞的背面突出，限制该活塞的移动范围的挡圈；和通过转动-直动变换机构，至任意位置且无级地对设置于该挡圈上的移动部件进行前后移动驱动的电动机；和

阀控制部，具有检测所述电动机的转动量的转动量传感器；检测所述真空室压力的压力传感器；向所述先导气口给排先导流体的电磁阀；根据压力设定值的信号以及来自所述压力传感器的压力信号，向控制所述电动机驱动的电动机控制器输出用于适当设定阀部件开度的挡圈位置的信号，并向所述电磁阀输出用于控制以使所述压力室内的流体压力成为活塞驱动控制所需压力的控制信号的主控制器；和根据来自该主控制器的挡圈位置的信号和来自所述转动量传感器的信号而对所述电动机进行控制的所述电动机控制器，通过所述电动机而使所述挡圈发生位移，而对基于所述活塞的所述阀部件的开度进行控制，

所述主控制器具有以下的功能：在电动机驱动时，至少在电动机向减小阀部件的阀开度的方向驱动时，排出所述压力室的压力，使该电动机通过所述转动-直动变换机构而驱动移动部件的驱动力减小。

2.如权利要求1所述的真空调压阀，其特征在于，使所述电磁阀可以对供给于先导气口的先导流体进行压力控制而供给，

所述主控制器具有以下的功能：在电动机驱动时，使所述压力室的压力降低至被控制的一定压力，使该电动机通过所述转动-直动变换机构而驱动移动部件的驱动力降低。

3.如权利要求1或2所述的真空调压阀，其特征在于，所述转动-直动变换机构，由将所述电动机的输出轴的转动变换成所述移动部件的直动的滚珠丝杠构成。

4.如权利要求1或2所述的真空调压阀，其特征在于，所述电磁阀由第一以及第二两个二通阀构成，该第一阀的输入侧与空气压力源连接，该第二阀的输出侧向大气开放，使该第一阀的输出侧和该第二阀的输入侧与所述先导气口连接。

5.如权利要求1或2所述的真空调压阀，其特征在于，所述电磁阀只由一个三通阀构成，将该三通阀连接成可以向所述先导气口给排来自空气压力源的压缩空气。