CN103807483A - 真空调压系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种真空调压系统，其中，通过阀部件来开闭阀座的阀主体部具有：流体压驱动部，其具有开闭操作阀部件的受压部件（活塞）；阀开度调节部，其设定阀部件的开度；电磁阀装置，向流体压驱动部给排先导流体；和控制器，其控制阀部件的开度。控制器具有以使真空腔成为规定的目标压力的方式通过受压部件的位置控制来控制阀部件的开度的功能，另外，还具有以下功能：监视由压力传感器得到的真空腔内的当前压力值和目标压力值之差，将该差脱离所设定的允许范围的情况作为异常进行报告。

Description

真空调压系统

技术领域

本发明涉及一种真空调压系统，其用于在物理化学机械等中化学反应用的真空腔的减压等。

背景技术

例如，在半导体的制造装置中，物理化学处理在真空腔内进行，此时，对于连结对真空腔减压的真空泵和该真空腔的流路的开闭，采用真空调压用阀，通常，在真空腔内，为抑制颗粒飞溅，通过控制器逐渐开放地控制该阀的开度，从而形成真空调压系统。

该真空调压用阀例如专利文献1公开的那样，阀壳在连结用于与真空腔和真空泵连接的两个主端口的流路中设置有阀座，在该阀壳内具有阀主体部和流体压驱动部，所述阀主体部具有：阀部件，其与上述阀座接触分离来开闭上述流路；阀轴，其与该阀部件连结，贯通阀壳，该阀轴沿其轴线方向延伸并且前端到达流体压驱动部；复位弹簧，其将上述阀部件朝向阀座的关闭方向施力，所述流体压驱动部将安装在上述阀轴的前端的受压部件设置在受压室内，并连接有用于向该受压室给排先导流体的先导端口，上述受压室向上述阀部件作用有开放其的方向的先导流体压，通过上述控制器进行上述受压部件的位置控制来调整上述阀部件的阀开度，以缓慢的速度使真空腔内的真空压力降低地进行调整。

但是，在这种真空调压系统中，存在真空腔以外的真空系统中的泄漏或配管的堵塞等的异常的情况下，不能以被控制的规定的阀开度维持所期望的排气速度，该情况下，基于检测真空腔的压力的压力传感器的输出与来自外部的设定压力或其排气速度变化等的控制指令的信号之间的比较，在上述控制器中，向进一步打开阀开度的方向进行反馈控制，但当存在上述异常时，真空腔的压力不降低，从而陷于如下这种状态：通过上述反馈控制，阀开度逐渐达到最大，即使成为全开状态，也不能达到所期望的排气速度。而且，该状态是只要不将任意的异常检测构件设置于控制器，就不能早期地检测系统的异常，若真空调压用阀在全开状态下通过真空泵持续吸引来自腔的成为高温的气体时，则配管部损伤，或者进而真空泵被破坏，系统的恢复需要很长的时间和很大的费用。

为避免这样的问题，在专利文献2公开的真空压力控制系统中，阀的开度达到被设定的规定的开度时，若设置在真空容器内的压力传感器的输出比预先设定的规定值大，则判断为该真空容器的密闭状态发生异常，能够早期地检测系统的异常。

但是，该专利文献2记载的由真空压力控制系统进行的判断是阀的开度达到被设定的精准定位的开度时的正常或异常的判断，不能判断排气是否持续地正常进行。而且，关于上述精准定位的开度和与其相关的压力值的设定，大多含有经验性的要素，不能简单地设定与其相关的合理值，更不能把握开度随时间的变化。

专利文献1：日本特开2007-146908号公报

专利文献2：日本特开2006-18767号公报

发明内容

本发明的技术课题是提供一种真空调压系统，在控制上述真空调压用阀的开度的控制器中，通过逐次检测真空腔内的当前压力值和目标压力值之差来进行为避免陷入如下状态的异常的检测：即使上述真空调压用阀的阀开度因系统的任何异常而达到全开状态，上述真空腔内也没有达到所需的排气速度的状态，基于此，在判断为在所控制的阀开度下所需的排气速度的维持变得困难的情况下，作为系统存在异常进行报告，能够容易且可靠地报告随时间进行的异常判断。

另外，在上述专利文献1公开的真空调压系统中，与后述的本发明的实施例同样地，在用于对开闭操作阀部件15的流体压驱动部2的活塞16设定阀部件15的开度的阀开度调节部3中，每当使调整部件41的前端与该活塞16相对或抵接时，将电动马达45的旋转转换成直线运动并进行该调整部件41的定位，但此时，通过作用于活塞16的先导空气压抵消复位弹簧23的作用力或作用于阀部件15的基于真空腔内压力的作用力，以始终大致恒定的力使活塞16和调整部件41抵接，由此，作为电动马达能够使用不具有对抗上述作用力的驱动力的小型的马达。

上述结构能够减小驱动上述调整部件41的电动马达45的输出，从而对于阀开度调节部3的小型化及响应性的改善是有效的，但本发明人能够通过该结构将排气速度控制成极其接近抽真空的设定速度的值，由此，确认了能够使真空腔的排气大致直线地顺畅地降低。即，图5表示监视了通过上述结构以下述设定速度进行了抽真空的情况下的排气速度（右纵坐标轴）及真空腔的压力（左纵坐标轴）的结果（排气特性），该图的曲线A1表示关于排气的设定速度为1Torr/s的情况下的排气速度的监视结果，曲线A2表示关于该设定速度为2Torr/s的情况下的排气速度的监视结果，另外，该图的曲线B1及B2表示在排气的设定速度为1Torr/s的情况及为2Torr/s的情况下，监视了真空腔的压力的变化的结果。根据这些测量结果可知，能够通过上述结构将排气速度较正确地控制在始终大致恒定的范围，由此，能够使真空腔的压力大致直线地下降。

本发明的其他技术课题是基于相关知识得出的，提供一种真空调压系统，通过在真空调压用阀上附加设置进行调整部件的定位的阀开度调节部的结构，上述调整部件通过上述电动马达用于设定阀部件的开度，能够将排气速度与抽真空的设定速度相应地较正确地进行控制，也就是说控制在始终大致恒定的范围，由此，对于排气速度的设定值赋予与上述阀开度调节部的性能相应的允许范围（例如，设定速度的±50%），将排气速度脱离该范围或脱离阀开度等的与其相应的允许范围的情况判断为异常，由此，能够以非常简易的手段正确地报告上述异常。

为解决上述课题，本发明通过在阀壳内具有阀主体部和流体压驱动部而构成真空调压用阀，上述阀壳在用于连接真空腔和真空泵之间的流路中设置有阀座，所述阀主体部具有：阀部件，其与上述阀座接触分离来开闭上述流路；阀轴，其与该阀部件连结，贯通上述阀壳，该阀轴沿其轴线方向延伸并且前端到达流体压驱动部；和复位弹簧，其将上述阀部件朝向阀座的关闭方向施力，所述流体压驱动部将安装在上述阀轴的前端的受压部件设置在受压室中，并在该受压室中设置有用于给排先导流体的先导端口，上述受压室作用有开放上述阀部件的方向的流体压，在上述真空调压用阀上连接有向受压室的先导端口给排先导流体的电磁阀装置，并且附加设置有控制器，该控制器基于检测上述阀部件的位置的位置传感器的输出信号、由真空腔的压力传感器检测的真空压力的输出信号、以及从外部输入的控制指令，控制上述电磁阀装置的驱动，在由此构成的真空调压系统中，其特征在于，使该控制器具有以下功能。

即，在上述控制器中保存有通过上述真空泵进行排气的真空腔的压力设定值及抽真空的速度信息，使该控制器具有以下功能：在排气控制的各控制周期中，通过上述受压部件的位置控制对阀部件的开度进行反馈控制，以使得上述真空腔成为基于上述压力设定值及抽真空的速度信息所得到的目标压力，并且赋予该控制器以下功能：在上述各控制周期中，检测由上述压力传感器得到的真空腔内的当前压力值和目标压力值之差，将其脱离对于该目标压力值设定的允许范围的情况作为异常进行报告。

在本发明的真空调压系统的优选实施方式中，可以使上述控制器具有以下方式进行控制的功能：在对通过真空腔的抽真空使该真空腔产生压力变化的情况进行确认的监视时间经过之后，开始上述排气控制的周期性工作，此外，使上述控制器具有以下方式进行控制的控制功能：作为上述真空泵的抽真空的速度信息，保存有设定速度和设定加速度，在排气控制的周期性工作开始之后，通过上述设定加速度使各控制周期中的真空压力的变化的速度缓慢地增加，经过真空腔的抽真空工作平稳地开始的加速度控制区域，真空压力的变化速度达到上述设定速度之后，维持该设定速度。

在本发明的真空调压系统的其他的优选实施方式中，在上述真空调压用阀中具有阀开度调节部，该阀开度调节部具有：调整部件，其与受压部件的背后抵接并进行该受压部件的停止位置的定位；和电动马达，其将该调整部件通过旋转-直线运动转换机构无级地前进后退驱动到任意的位置，使上述控制器具有以下功能：控制上述电动马达及上述电磁阀装置的驱动，进行上述调整部件的位置控制，以便基于上述控制指令向电动马达供给所需的驱动电流，使通过检测上述电动马达的旋转量的编码器的输出而被赋予的调整部件的位置成为指定的位置。

另外，在本发明的真空调压系统的其他的优选实施方式中，可以在上述电动马达上附加设置检测其旋转负荷的负荷检测构件，每当上述控制器进行上述调整部件的位置控制时，检测通过该负荷检测构件的输出而被赋予的、与上述调整部件和受压部件的推压力相应的电动马达的旋转负荷是否处于被设定的上限值和下限值之间，在其脱离该上下限值之间的情况下，进行将控制信号向电磁阀装置输出的先导流体压控制，以向上述受压室供给用于以该上下限值之间的力推压受压部件和调整部件的先导流体压，由此，对上述控制器赋予以下功能：在以上述上下限值之间的力推压上述受压部件和调整部件的状态下使电动马达工作。在该情况下，优选在上述先导流体压控制下产生的先导流体压被设定成产生与所述复位弹簧的作用力、作用于阀部件的基于真空腔内压力的作用力、以及始终作用在上述调整部件和受压部件之间的偏压量的力之和相当的推压力。

而且，本发明的真空调压系统作为代替上述先导流体压控制的简便的手段，可以将预先求出的所述复位弹簧的作用力、作用于阀部件的基于真空腔内压力的作用力、以及始终作用在调整部件和受压部件之间的偏压量的力根据与上述受压部件的位置的关联性进行函数化，并预保存在上述控制器中，使上述控制器具有以下功能：每当进行上述调整部件的位置控制时，对该电磁阀装置输出控制信号，以从电磁阀装置向上述流体压驱动部的受压室作为先导流体压输出与基于上述函数化的情况所得到的受压部件的位置相应的流体压。

在具有上述结构的本发明的真空调压系统中，对控制器赋予与真空腔的真空压力相关的压力设定值及抽真空的速度信息，基于此，从控制器向电动马达输送用于将调整部件驱动到规定位置的驱动电流时，该马达被驱动，从附加设置在此处的编码器向控制器反馈与调整部件的位置对应的信号，以使该马达始终停止在被指定的位置的方式使得伺服机构工作。

另一方面，上述控制器为在以始终大致恒定的力推压流体压驱动部中的活塞等的受压部件和进行其定位的调整部件的状态下使该受压部件工作，与由上述调整部件的位置决定的受压部件的位置相应地，向受压室供给产生对抗〔复位弹簧的作用力+作用于阀部件等的基于真空腔内压力的作用力+始终作用在调整部件和受压部件之间的偏压量的力〕的力的先导流体压，以此方式从控制器向电磁阀装置输出控制信号。

由此，受压部件通过上述先导流体压被驱动到以大致恒定的力推压于调整部件的位置，以上述偏压量的力始终被推压于调整部件。这是因为，由作用于受压部件的先导空气压来抵消复位弹簧的作用力和作用于阀部件的基于真空腔内压力的作用力，由此，电动马达也可以不具有对抗这些作用力的驱动力，作为电动马达可以使用能够输出微小的力的小型的马达。

另外，上述控制器控制成在以始终以大致恒定的力推压上述活塞和调整部件的状态下使受压部件工作，从而能够使附加设置在电动马达上来检测该电动马达的旋转量的编码器作为决定阀的开度时的用于检测受压部件位置的位置传感器发挥功能。

而且，在上述真空调压系统中，通过向流体压驱动部的受压室供给的先导流体的压力，使受压部件向调整部件的推压力变化，但当电动马达被驱动时，与其推压力相应地增减由电动马达的负荷检测构件（驱动电流的检测构件）检测的旋转负荷，从而在控制器中，检测向电动马达赋予的驱动电流是否处于被设定的上限值和下限值之间，在其脱离该上下限值间的范围的情况下，从控制器输出使电磁阀装置工作的信号，在该电磁阀装置中，向受压室供给产生对抗〔复位弹簧的作用力+作用于阀部件的基于真空腔内压力的作用力+始终作用在调整部件和受压部件之间的偏压量的力〕的力的先导流体压，受压部件和调整部件始终以大致恒定的力被推压。

另外，作为代替上述先导流体压的控制的上述的简便的手段，若预先测定所述复位弹簧的作用力、作用于阀部件的基于真空腔内压力的作用力，使受压部件的位置和上述作用力的关系函数化并保存在控制器，则能够与阀部件的位置相应地唯一地决定向受压室供给的先导流体压，由此，能够省略检测向电动马达赋予的驱动电流是否处于被设定的上限值和下限值之间。

另外，即使因系统的任何异常使上述真空调压用阀的阀开度成为不能控制的状态，在控制上述真空调压用阀的开度的控制器中，逐次检测真空腔内的当前压力值和目标压力值之差的增大，在判断为该差脱离允许范围，所需的排气速度的维持变得困难的情况下，也能够报告上述真空腔内的排气速度或阀部件的开度等存在异常，从而能够以简易的手段随时间可靠地进行异常状态的判断并进行报告。

根据以上详细说明的本发明的真空调压系统，在因系统的任何异常使上述真空调压用阀的阀开度达到全开状态等的情况下，在控制器中能够简易地检测到该异常，并向系统报告存在异常的情况。

尤其，通过用于使与上述受压部件和调整部件的推压力相应的上述电动马达的旋转负荷处于被设定的上限值和下限值之间的通向电磁阀装置的先导流体压控制，能够将排气速度控制在大致恒定的范围，基于这样的所述知识，在真空调压用阀上附加设置了通过上述电动马达进行调整部件的定位的上述阀开度调节部的情况下，能够相对于抽真空的设定速度较正确地控制排气速度，由此，对于排气速度的设定值附加与上述阀开度调节部的性能相应的允许范围，通过将排气速度等脱离其范围的情况判断为异常，能够以非常简易的手段正确地报告上述异常。另外，在通过预先基于复位弹簧等的作用力的测定结果而函数化的信息，与阀部件的位置相应地唯一地决定向受压室供给的先导流体压的情况下，也能够同样地以非常简易的手段报告上述异常。

附图说明

图1是表示本发明的真空调压系统的真空调压用阀的结构，左半部分表示阀部件的闭阀状态，右半部分表示其开阀状态的剖视图。

图2是本发明的真空调压系统的结构图。

图3是用于说明本发明的真空压力的变化的控制的示意说明图。

图4是用于说明本发明的真空调压系统的排气控制及排气的异常的检测例的、对真空腔的压力和阀开度的随时间变动进行表示的图线。

图5是关于本发明的真空调压用阀的实施例，表示监视其排气特性（排气速度及真空腔的压力）的结果的一例的图线。

具体实施方式

图1表示本发明的真空调压系统中所使用的真空调压用阀的代表性的实施方式，图2表示包含该真空调压用阀在内的真空调压系统的整体性的结构例。

该真空调压用阀具有：阀主体部1，其具有开闭第一及第二主端口11、12之间的流路13的阀部件15；流体压驱动部2，其具有开闭操作上述阀部件15的活塞（受压部件）16；和阀开度调节部3，其设定上述阀部件15的开度。如图2所示，在该真空调压用阀上连接有：电磁阀装置6，其向上述流体压驱动部2给排先导流体；和控制器，其被输入控制指令、后述的电动马达45的负荷及上述活塞16的位置的信息等，基于它们控制上述阀部件15的开度。

更具体地来说，在上述阀主体部1的中空的阀壳10中，如图1及图2所示，设置有用于与真空腔7连接的第一主端口11和用于与真空泵8连接的第二主端口12，在阀壳10的内部形成有连结上述两主端口11、12的流路13，并且围绕与该流路13连通的上述第一主端口11的开口部11a形成有阀座14。

另外，在上述阀壳10的内部，与阀座14同心地设置有与上述阀座14接触分离来开闭上述流路13的提动式的上述阀部件15，在该阀部件15的外周部安装有与阀座14接触分离的由橡胶弹性材料构成的阀密封部件17。在上述阀部件15的背面安装有阀轴20。该阀轴20在阀壳10的内部沿中心轴线L延伸，并贯穿同轴地被连接在该阀壳10中的与第一主端口11相反的一侧的端部上的气缸外壳30的隔壁31，该阀轴20的前端向流体压驱动部2的内部伸出，并被连结于该气缸外壳30内的活塞16。而且，在设置于上述阀部件15的背面的弹簧座22和与上述隔壁31抵接的座板32之间，设置有将上述阀部件15向阀座14的关闭方向施力的线圈状的复位弹簧23，在上述阀部件15的背面设置有自由伸缩的波纹管24，以包围上述阀轴20及复位弹簧23的周边，由此，将阀轴20从流路13隔离。

上述流体压驱动部2中的气缸外壳30一体地具有上述隔壁31，并且在内部具有气缸孔33，在该气缸孔33的内部能够隔着密封部件34自由滑动地收容上述活塞16，在该活塞16和隔壁31之间形成有受压室37，该受压室37被连接在向上述气缸外壳30的侧面开口的先导端口38，活塞16的另一面侧的室39向外部开放。

在上述真空调压用阀中，对于上述流体压驱动部2中的阀轴20，通过安装在其前端的活塞16进行驱动，但该流体压驱动部2不限于自由滑动地将活塞16嵌插在气缸孔33内的结构，也可以代替该活塞16而设置柏勒夫管（ベロフラム）或波纹管等受压部件，通过该受压部件形成作用有上述阀部件15开放的方向的流体压的受压室37，并开设用于向该受压室37给排先导流体的先导端口38。

另外，上述阀开度调节部3具有调整部件41，其被装入与上述气缸外壳30的端部结合的盖块40的内部，能够沿与上述活塞16接触分离的方向移动地被保持，呈前端与该活塞16的背面抵接的圆筒状，在通过电动马达45的输出轴46经由齿轮42a、42b被旋转驱动的旋转轴43和该调整部件41之间设置有旋转-直线运动转换机构47。该旋转-直线运动转换机构47将上述旋转轴43的旋转运动转换成上述调整部件41的直线运动，将该调整部件41无级地前进后退驱动到上述旋转轴43的轴线方向的任意位置，并赋予活塞16的停止位置。

上述电动马达45是能够正反旋转的马达，具有检测输出轴46的旋转负荷并将该检测信号向上述控制器输出的负荷检测构件（未图示）。上述负荷检测构件检测上述电动马达45的驱动电流，或者检测所检测的驱动电流是否超过预先设定的设定范围的上限或下限，将该数据向控制器输入。

另外，在上述电动马达45上附加设置有检测其旋转量的编码器（未图示）。该编码器具有作为用于检测开闭阀部件15的活塞16的位置的位置传感器的功能，因此，通过其输出将调整部件41的位置赋予控制器。此外，也可以另外设置用于检测上述活塞（受压部件）16的位置的位置传感器，通过其输出向控制器输入阀部件15的位置的信号。

将上述电动马达45的正反旋转运动转换成上述调整部件41的往复直线运动的上述旋转-直线运动转换机构47由将上述旋转轴43中的滚珠丝杠轴部43a的旋转运动转换成设置在上述调整部件41上的移动件（滚珠丝杠螺母）51的直线运动的滚珠丝杠构成。此外，在上述调整部件41及移动件51上设置有用于使它们各自非旋转地滑动的旋转限制部41a、51a，该旋转限制部41a、51a自由滑动地卡合于与滚珠丝杠轴部43a平行地设置在盖块40内的引导轴52。

另外，作为上述调整部件41不限于通过由上述滚珠丝杠构成的旋转-直线运动转换机构47被驱动的结构，只要是通过上述电动马达45的旋转进行直线运动，被推压在活塞16等受压部件的背后并跟随该受压部件进行工作的部件即可。

如图2所示，上述电磁阀装置6通过管路62被连接在空气压源61和所述受压室37之间，能够通过内置的压力调整阀设定使活塞16工作的最大压力，通过上述控制器经由先导端口38向受压室37供给被控制的压缩空气，并且在该控制器的控制下通过上述先导端口38排气，能够使受压室37成为被控制的压力。更具体来说，上述电磁阀装置6例如由通过压力调整阀与空气压源61连接的供气用的二端口电磁阀和将输出侧向大气开放的排气用的二端口电磁阀构成，它们被连接在上述先导端口38。该情况下，上述两个二端口电磁阀根据来自控制器的控制信号而通断，来控制受压室37的压力，但也可以代替这些二端口电磁阀，使用单一的三位置三端口方向切换阀等。另外，作为上述供气用及排气用的二端口电磁阀，不仅可以使用通断阀，还可以使用模拟阀。

通过上述压力调整阀向受压室37供给的输出压是能够产生复位弹簧23的作用力、作用于阀部件15的基于真空腔7内压力的作用力以及始终作用在调整部件41和活塞16之间的偏压量的力的总和的最大值的压力。此外，上述偏压量的力应当是还考虑流体压驱动部2中的摩擦等的影响，作为应始终作用在调整部件41和活塞16之间的力而被决定的力。

上述控制器大体上被输入附加设置在上述电动马达45上的负荷检测构件及编码器的输出、检测真空腔7的压力的压力传感器70的输出、以及与来自外部的设定压力等的控制指令关联的信号等，基于它们控制上述电动马达45及上述电磁阀装置6，但除了它们以外，还具有如下所述的异常的检测功能：在进行真空腔7的抽真空的阶段，处于由压力传感器70得到的真空腔的压力相对于目标压力值未被维持在允许范围内的异常状态的情况下，对其进行检测并进行报告。

具体来说，上述电动马达45及上述电磁阀装置6的控制进行位置控制和先导流体压控制，由此具有在以上述上下限值间的偏压量的力推压上述活塞16和调整部件41的状态下使电动马达工作的功能，在上述位置控制中，上述控制器基于上述控制指令供给电动马达45所需的驱动电流，控制成通过上述编码器的输出而被赋予的调整部件41的位置成为规定的位置；在上述先导流体压控制中，在为了上述电动马达45的位置控制而进行驱动时，检测通过上述负荷检测构件的输出而被赋予的与上述调整部件41和活塞16的推压力相应的电动马达45的旋转负荷（驱动电流）是否处于被设定的上限值和下限值之间，在其脱离该上下限值之间的范围的情况下，将控制信号向电磁阀装置6输出，以向上述受压室37供给用于以该上下限值之间的力推压调整部件41和活塞16的先导流体压。

另外，作为代替上述先导流体压控制的简便手段，预先通过与上述受压部件的位置的关联性来测定所述复位弹簧23的作用力、作用于阀部件15的基于真空腔7内压力的作用力、及始终作用在调整部件41和活塞（受压部件）16之间的偏压量的力，将该关联性函数化并预保存在控制器中，由此能够省略检测向电动马达45赋予的驱动电流是否处于被设定的上限值和下限值之间，与阀部件15的位置相应地唯一地决定向受压室37供给的先导流体压。由此，使上述控制器具有以下功能即可：每当进行上述调整部件41的位置控制时，以从电磁阀装置6向上述流体压驱动部2的受压室37作为先导流体压输出与基于上述函数化的情况得到的受压部件的位置相应的流体压的方式，向该电磁阀装置6输出控制信号。

因此，向上述受压室37供给的先导流体压对应于与通过上述调整部件41的位置决定的活塞16的位置相应的复位弹簧23的作用力、作用于阀部件15的基于真空腔7内压力的作用力、及始终作用在调整部件41和活塞16之间的偏压量的力（包含流体压驱动部2中的摩擦等）的总和。

若对于上述控制器的控制进行更具体的说明，首先，对该控制器赋予包含与真空腔的真空压力相关的压力设定值及抽真空的速度信息等在内的控制指令，基于此，从控制器向电动马达45输送用于将调整部件41驱动到规定位置的驱动电流。由此，该马达45被驱动，从附加设置在此处的编码器向控制器反馈与调整部件41的位置对应的信号，伺服机构以使该马达始终停止在被指定的位置的方式工作。而且，即使因干扰等使该调整部件41的位置偏移，也可马上进行修正工作，并进行调整部件41的位置控制。

另外，在上述控制器中，将由设置在真空腔7中的压力传感器70检测的真空压力与基于上述速度信息得到的目标压力进行逐次比较，利用电动马达45的驱动来控制调整部件41的位置，以使上述真空腔7成为目标压力。

另一方面，为使上述活塞16与调整部件41始终在以大致恒定的力推压的状态下工作，与由上述调整部件41的位置决定的活塞16的位置相应地，将产生对抗〔复位弹簧23的作用力+作用于阀部件等的基于真空腔7的压力的作用力+始终作用在调整部件41和活塞16之间的偏压量的力〕的力的先导流体压向受压室37供给，以此方式从控制器向供气用或排气用电磁阀等输出控制信号。

由此，活塞16通过上述先导流体压被驱动到以大致恒定的力推压于调整部件41的位置，以上述偏压量的力始终被推压于调整部件41。这是因为，复位弹簧23的作用力及作用于阀部件15的基于真空腔7的压力的作用力被作用于活塞16的由先导空气压产生的作用力抵消，由此，电动马达45也可以不具有对抗这些作用力的驱动力，作为电动马达45可以使用能够输出微小的力的小型的马达。另外，上述控制器控制成始终以大致恒定的力推压上述活塞16和调整部件41的状态使活塞16工作，从而能够使附加设置在电动马达45上来检测该电动马达的旋转量的编码器作为位置传感器发挥功能，上述位置传感器用于检测决定阀的开度时的活塞位置。

如上所述，在伺服机构以通过电动马达45使调整部件41移动到规定位置的方式工作的情况下，若因干扰等使调整部件的位置偏移，为了马上进行其修正工作，电动马达被驱动，另一方面，因向流体压驱动部2的受压室37供给的先导流体的压力，活塞16向调整部件41的推压力发生变化，但是，若为了进行上述修正工作等，电动马达45被驱动，则与该推压力相应地使电动马达45的驱动电流增减，通向该电动马达45的驱动电流的大小还可看作干扰的大小。

因此，在控制器中，检测向电动马达45赋予的驱动电流是否处于所述恒定的范围内，在其不足设定下限值的情况下，活塞16是否被推压于调整部件41是不明确的，从而输出使供气用的电磁阀工作的信号，通过先导流体压向受压室37的供给将活塞16向推压于调整部件41的方向驱动。另外，在判断为因向电动马达45赋予的驱动电流超过设定值上限值而过剩的推压力成为负载的情况下，从控制器输出使排气用的电磁阀工作的信号，使受压室37的先导流体压降低而使上述推压力降低。

另外，如上所述，预先测定复位弹簧23的作用力、作用于阀部件15的基于真空腔7内压力的作用力、及始终作用在调整部件41和活塞16之间的偏压量的力，使受压部件的位置与作用力的关系函数化并保存在控制器，由此，能够与阀部件15的位置相应地唯一地决定向受压室37供给的先导流体压，即使省略检测向电动马达45赋予的驱动电流是否大于上下限的设定值，也能够实现大致同等的功能。

其结果，始终向上述受压室37供给对抗〔复位弹簧的作用力+作用于阀部件等的基于真空腔内压力的作用力+始终作用在调整部件和受压部件之间的偏压量的力〕的先导流体压，活塞16和调整部件41始终以大致恒定的偏压量的力被推压。

另外，如上所述，上述控制器控制成在始终以大致恒定的力推压流体压驱动部2中的活塞16和调整部件41的状态下使活塞16工作，从而能够使附加设置在电动马达45上的编码器作为决定阀部件15的开度时的活塞16的位置传感器发挥功能，即使不将一般的线性传感器等内置于流体压驱动部2，也能够在控制器中辨识活塞16以至于阀部件15的位置，能够在构造上显著地简化。但是，作为上述位置传感器，当然也可以将一般的线性传感器等内置于流体压驱动部2。

在上述真空调压系统中，在控制器中对来自上述压力传感器70的当前压力值的压力信号和目标压力进行比较而对真空腔7的真空压力进行反馈控制时，如上所述，用于适当地设定阀部件15的开度的控制信号被输出到电动马达45，但该情况下，优选在上述控制器中作为速度信息预先保存有抽真空的设定速度（真空压力变化速度）和设定加速度（上述真空压力变化速度的变化速度），并具有参照图3如下所说明的控制功能。

即，保存有上述设定速度和设定加速度的控制器在图3所示的时刻t1的控制工作开始之后紧接着，通过上述设定加速度使各控制周期T（恒定）中的真空压力的变化的速度缓慢地增加来反复进行设定下一目标压力的控制，也就是说，在上一次的控制周期中，反复从由压力传感器70检测的当前压力值和上述设定加速度算出这一次的控制周期T中的目标压力，其结果，真空腔7的抽真空工作不会跳跃地急变地实施，而是平稳地开始抽真空。然后，经由包含根据各条件决定的某程度的控制周期在内的加速度控制区域t1～t4，通过由上述设定加速度引起的速度变化的累积，使真空压力的变化速度达到上述设定速度，因此，优选在超过其的时刻t4之后，以维持压力在每个控制周期T中仅降低△P（恒定）的设定速度的方式进行控制。

具体来说，从控制器中的通过计算求出的压力变化量来内部计算与目标压力相当的调整部件41的位置，通过电动马达45对调整部件41的位置控制来实施与上述真空压力的变化相关的控制。该电动马达45进行的位置控制与空气压控制相比，没有由空气的压缩性产生的非线形要素，另外，在将电动马达的旋转负荷控制在被设定的上限值和下限值之间的大致恒定范围的情况下，参照图5如上所述地，能够精度较好地进行由上述调整部件41的位置控制引起的对排气速度的控制。另外，在预先进行复位弹簧等的作用力的测定，基于该结果，使受压部件的位置和作用力的关系函数化并保存在控制器的情况下，也能够将电动马达的旋转负荷大致同样地控制在恒定范围。

而且，像这样从控制工作开始之后紧接着对于调整部件41的微小位移通过电动马达45进行位置控制，由此，能够没有压力急变地稳定地平顺地进行提高真空度的控制。

在构成上述真空调压系统的上述真空调压用阀中进行上述排气控制的情况下，不能完全否定因系统的任何异常导致其阀开度不能控制而陷入上述真空腔7内没有达到所需的排气速度的状态的可能性。为避免这样的状态，在上述真空调压系统中，利用进行上述真空调压用阀的开度控制的控制器，能够简易且在排气控制期间持续地进行上述异常的检测。

参照图4，关于上述控制器的排气控制及排气异常的检测例进行说明，该图是用于说明排气控制及排气的异常的检测例的、表示与真空腔7的压力和阀开度的随时间的变动的图，表示了如下的形式：在上述排气控制的开始时，首先，从排气开始设定短的监视时间，其间当真空泵8为停止状态，不能确认真空腔7中产生了恒定的压力变化（例如0.5Torr的变化）的情况下，作为错误进行维护处理，但确认了上述压力变化的情况下，参照图3开始如上所述的排气控制的周期性工作，在各控制周期T中，上述真空腔7通过用于成为基于上述压力设定值及抽真空的速度信息得到的目标压力的所述受压部件的位置控制，被控制成将阀部件15的开度反馈控制，经过上述加速度控制区域，维持设定速度。

另外，在上述控制器的排气控制中，在各控制周期中，检测由上述压力传感器70得到的真空腔7内的当前压力值和目标压力值之差〔当前值－目标值〕（右纵坐标轴），在其超过了对于该目标压力值设定的压差的允许范围〔偏差设定值〕的情况下，也就是说，在判断为在被控制的阀开度下，所需的排气速度的维持变得困难的情况下，使作为排气异常进行报告的警报构件工作。由此，在排气控制过程中，能够通过真空腔7以外的真空系统中的泄漏等异常，来进行真空腔7的压力不降低的情况的监视。

此外，上述当前压力值和目标压力值之差是否超过外部设定的偏差设定值的监视是从排气控制的开始时刻，在与外部设定的真空腔内压力相关的监视设定值范围内进行的。

以上，关于本发明的真空调压系统的实施方式进行了详细说明，但本发明不限于上述实施例等，在不脱离本发明的权利要求书记载的发明的精神的范围内，能够在设计上进行各种变更。

Claims (7)

1.一种真空调压系统，

通过在阀壳内具有阀主体部和流体压驱动部而构成真空调压用阀，上述阀壳在用于连接真空腔和真空泵之间的流路中设置有阀座，所述阀主体部具有：阀部件，其与上述阀座接触分离来开闭上述流路；阀轴，其与该阀部件连结，贯通上述阀壳，该阀轴沿其轴线方向延伸并且前端到达流体压驱动部；和复位弹簧，其将上述阀部件朝向阀座的关闭方向施力，所述流体压驱动部将安装在上述阀轴的前端的受压部件设置在受压室中，并在该受压室中设置有用于给排先导流体的先导端口，上述受压室作用有开放上述阀部件的方向的流体压，

在上述真空调压用阀上连接有向受压室的先导端口给排先导流体的电磁阀装置，并且附加设置有控制器，该控制器基于检测上述阀部件的位置的位置传感器的输出信号、由真空腔的压力传感器检测的真空压力的输出信号、以及从外部输入的控制指令，控制上述电磁阀装置的驱动，

该真空调压系统的特征在于，

在上述控制器中保存有通过上述真空泵进行排气的真空腔的压力设定值及抽真空的速度信息，

使该控制器具有以下功能：在排气控制的各控制周期中，通过上述受压部件的位置控制对阀部件的开度进行反馈控制，以使得上述真空腔成为基于上述压力设定值及抽真空的速度信息所得到的目标压力，并且

赋予该控制器以下功能：在上述各控制周期中，检测由上述压力传感器得到的真空腔内的当前压力值和目标压力值之差，将其脱离对于该目标压力值设定的允许范围的情况作为异常进行报告。

2.如权利要求1所述的真空调压系统，其特征在于，使上述控制器具有以下方式进行控制的功能：在对通过真空腔的抽真空使该真空腔产生压力变化的情况进行确认的监视时间经过之后，开始上述排气控制的周期性工作。

3.如权利要求1或2所述的真空调压系统，其特征在于，使上述控制器具有以下方式进行控制的控制功能：作为上述真空泵的抽真空的速度信息，保存有设定速度和设定加速度，在排气控制的周期性工作开始之后，通过上述设定加速度使各控制周期中的真空压力的变化的速度缓慢地增加，经过真空腔的抽真空工作平稳地开始的加速度控制区域，真空压力的变化速度达到上述设定速度之后，维持该设定速度。

4.如权利要求1或2所述的真空调压系统，其特征在于，

在上述真空调压用阀中具有阀开度调节部，该阀开度调节部具有：调整部件，其与受压部件的背后抵接并进行该受压部件的停止位置的定位；和电动马达，其将该调整部件通过旋转-直线运动转换机构无级地前进后退驱动到任意的位置，

使上述控制器具有以下功能：控制上述电动马达及上述电磁阀装置的驱动，进行上述调整部件的位置控制，以便基于上述控制指令向电动马达供给所需的驱动电流，使通过检测上述电动马达的旋转量的编码器的输出而被赋予的调整部件的位置成为指定的位置。

5.如权利要求4所述的真空调压系统，其特征在于，

在上述电动马达上附加设置检测其旋转负荷的负荷检测构件，

每当上述控制器进行上述调整部件的位置控制时，检测通过该负荷检测构件的输出而被赋予的、与上述调整部件和受压部件的推压力相应的电动马达的旋转负荷是否处于被设定的上限值和下限值之间，在其脱离该上下限值之间的情况下，进行将控制信号向电磁阀装置输出的先导流体压控制，以向上述受压室供给用于以该上下限值之间的力推压受压部件和调整部件的先导流体压，由此，对上述控制器赋予以下功能：在以上述上下限值之间的力推压上述受压部件和调整部件的状态下使电动马达工作。

6.如权利要求5所述的真空调压系统，其特征在于，在上述先导流体压控制下产生的先导流体压被设定成产生与所述复位弹簧的作用力、作用于阀部件的基于真空腔内压力的作用力、以及始终作用在上述调整部件和受压部件之间的偏压量的力之和相当的推压力。

7.如权利要求4所述的真空调压系统，其特征在于，

将预先求出的所述复位弹簧的作用力、作用于阀部件的基于真空腔内压力的作用力、以及始终作用在调整部件和受压部件之间的偏压量的力根据与上述受压部件的位置的关联性进行函数化，并预保存在上述控制器中，

使上述控制器具有以下功能：每当进行上述调整部件的位置控制时，对该电磁阀装置输出控制信号，以从电磁阀装置向上述流体压驱动部的受压室作为先导流体压输出与基于上述函数化的情况所得到的受压部件的位置相应的流体压。

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