CN110520661B - 具有力传感器的真空阀 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种具有传感器装置的真空阀，该传感器装置具有至少一个带有变形敏感元件的力传感器(11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g)，其中该传感器装置被设计成通过该传感器装置获得与在第一和第二密封面之间的密封(10)的由第一密封面(6a)和第二密封面(6b)产生的密封压紧相关的测量信号。

Description

具有力传感器的真空阀

技术领域

本发明涉及具有传感器装置的真空阀，该传感器装置具有至少一个带有变形敏感元件的力传感器。

背景技术

通常，从现有技术中知道了用于调节体积流或质量流和/或用于基本上气密关闭延伸经过在阀壳体内形成的开口流路的真空阀的不同实施方式，并且尤其被用在集成电路、半导体或基片加工领域的真空室系统中，所述加工必然在保护气氛中尽量不存在脏污颗粒地发生。这样的真空室系统尤其包括至少一个设置用于容纳待加工或待制造的半导体元件或基材的可抽空的真空室，其具有至少一个真空室开口，半导体元件或其它基材经此可以被送入和送出真空室，以及包括至少一个用于抽空真空室的真空泵。例如高度敏感的半导体元件或液晶元件在用于半导体晶圆或液晶基材的加工设备中依次经过多个工艺真空室，位于工艺真空室内的部件分别借助加工装置被加工。不仅在工艺真空室内加工过程期间，也在腔室之间的输送期间，高度敏感的半导体元件或基材可以总是位于保护气氛尤其是无空气环境中。

为此，一方面采用用于启闭气体输入或输出的外围阀，另一方面采用用于真空室输送开口的启闭的转移阀用于部件的输入和输出。

被半导体件经过的真空阀因为所述的应用领域和与之相关的尺寸设定被称为真空转移阀，因为其分体式矩形开口横截面而也被称为矩形阀，因为其常见的工作方式而也被称为滑阀、矩形滑阀或转移滑阀。外围阀尤其被用于控制或调节在真空室与真空泵或另一真空室之间的气体流动。外围阀例如位于工艺真空室或转移阀和真空泵、大气或另一工艺真空室之间的管系内。这种称为泵阀的开口横截面一般比真空转移阀中更小。因为外围阀与应用领域相关地不仅被用于开口的全开和全闭，也被用于通过在全开位置和气密的关闭位置之间的开口横截面的连续调整来控制或调整流通量，它们也被称为调节阀。一种可能用于控制或调节气流的外围阀是摆动阀。

在例如由US6,089,537(Olmsted)公开的典型的摆动阀中，在第一步骤中使一般圆形的阀盘经由一般也为圆形的开口从放开开口的位置转动摆动至覆盖开口的中间位置。在例如如US6,416,037(Geiser)或US6,056,266(Blecha)所述的滑阀中，阀盘还有开口大多设计成矩形并且在第一步骤中从放开开口的位置线性移动到覆盖开口的中间位置。在该中间位置，摆动阀或滑阀的阀盘处于与包围开口的阀座的间隔对置中。在第二步骤中，阀盘和阀座之间的距离被缩小，从而阀盘和阀座被同样相互压紧并且开口被基本气密封闭。第二运动优选基本上在垂直于阀座的方向上进行。所述密封例如可以通过设于阀盘封闭侧的且被压到包围开口的阀座上的密封环进行，或者通过在阀座上的密封环进行，阀盘封闭侧被压到阀座上，通过分两步进行的关闭过程，在阀盘和阀座之间的密封环几乎未受到会损坏密封环的剪切力，因为在第二步骤中的阀盘运动基本垂直于阀座地线性发生。

从现有技术例如US6,629,682B2(Duelli)中知道了不同的密封装置。适用于真空阀中的密封环和密封的材料例如也称为FKM的氟化橡胶，尤其以商品名“Viton”所称的氟化弹性体以及简称FFKM的过氟橡胶。从现有技术中知道了用于获得在摆动阀中的阀盘转动和在滑阀中阀盘平行平移运动经过开口和基本垂直于开口平移运动的组合的不同的驱动系统，例如从用于摆动阀的US6,089,537(Olmsted)和从用于滑阀的US6,416,037(Geiser)。

阀盘压紧到阀座上必须如此进行，不仅保证在整个压力区内的所需气密性，也避免密封介质且尤其是呈O形环形式的密封环因过高压力应力而损伤。为了保证这一点，已知的阀规定了与存在于阀盘侧之间的压差相关地被控制的阀盘压紧力调整。但尤其在压力波动大或从负压切换至正压或相反切换时，无法总是保证沿密封环的整个周长的均匀力分布。通常力求使密封环与源于加载于阀上的压力的支承力无关联。在US6,629,682(Duelli)中，为此例如提出一种具有密封介质的真空阀，该密封介质由密封环和与之并排的支承环组成，从而密封环基本上不受支承力。

为了获得或许不仅针对正压、也针对负压所要求的气密性，作为第二运动步骤的补充或替代，许多已知的摆动阀或滑阀规定了可垂直于阀盘的且包围开口的阀环，阀环被压到阀盘上以便气密封闭所述阀。具有相对于阀盘可主动移动的阀环的这样的阀例如由DE1264191B1、DE3447008C2、US3,145,969(von Zweck)和DE7731993U公开了。在US5,577,707(布里达)中描述了一种摆动阀，其具有带有开口的阀壳体和平行转动到开口上的且用于控制流过开口的流通量的阀盘。包围所述开口的阀环垂直于阀盘地借助多个弹簧和压缩空气缸被主动移动。在US2005/0067603A1(卢卡斯等人)中提出了摆动阀的一个可能改进方案。

因为上述阀尤其被用于在真空室内制造高度敏感的半导体元件，故相应的密封作用也必须针对这样的工艺腔室被可靠保证。尤其是密封材料的或在压紧时接触密封材料的密封面的状态对此是有意义的。在真空阀工作期间内，一般可能出现密封材料或密封面的磨损。

为了避免此时或许出现的失密性或者将密封质量保持在稳定足够高的水平，阀封闭件一般按照规定的间隔被更换或翻新。这样的维护周期此时大多在所预期的启闭周期次数安排在规定的期间内。所述维修因此大多预防性进行以便能基本预先排除失密性的出现。

这样的维修要求并非仅局限于密封材料或阀盘，而是尤其也延及形成对应于阀盘的真空阀部件的阀座。该阀座的例如开设于阀座内的槽的一密封面侧的结构也遭受机械应力。因此，由阀运行导致的槽结构变化也可以造成密封受到不利影响。通常，也对此限定了相应的维护间歇期。

所述阀维修的缺点在于其预防性特点。维修所涉及的部件大多在其规定的或实际的使用寿命到期之前被翻新或替代。每个这种维修步骤一般意味着生产过程的一定停机时间和更高的技术和金融成本。这因此总体上意味着生产按照比期望更短且比尤其所需更频繁的间隔期停止。

发明内容

本发明因此基于以下任务，提供一种改进的真空阀，其允许优化运行和进而单独阀部件的使用寿命的改善即延长。

本发明的另一个任务在于提供一种改进的真空阀，其允许优化的阀维修和进而可能有的工艺过程停止的改善即缩短。

本发明的另一任务是提供这样的阀系，借此可以获得工艺体积的可靠气密密封，尤其是其中所述密封的质量可以被预测。

本发明的基础构思是将真空阀与具有至少一个力传感器的传感器装置组合并且此时如此设计所述阀和传感器装置，即借此可以进行真空阀的密封磨损的监测和最小化。借助用于测知在密封面之间的密封的由相互对应的密封面产生的密封压紧的压力传感器，压紧力可以与其它部件的磨损无关地被测量且或许被调整，例如在这里，通过针对压差和无压差的不同的密封压紧可以减轻密封磨损。由此，维护成本尤其是降低且维修间隔期可被相应延长。

另外，于是可以借助传感器装置来获得测量信号并依据该信号推导出真空阀状态信息，例如关于密封面作用于密封的压紧力，以便例如推导出密封面(密封材料)的结构设计。于是，真空阀状态因此可被监测和连续评估。借助可如此产生的数据，可以确定单独部件如密封面的维护时刻或更换时刻。因此，例如可以基本预测阀密封性失效和启动(在时间上)一点点协调的应对措施。维修间隔期由此可以更好地计划和高效执行，在此同时保持满足并确保工艺过程完整性。

密封面或弹性体密封材料的部分的表面特性(可压紧性)可以例如作为与真空阀密封磨损相关的状态信息。

该压力传感器例如可以基于DMS力传感器(DMS:应变片)，其中该DMS传感器为此例如被蒸镀到压力传感器的一侧上。通过电驱动机构，于是例如可以单独调节压紧。在L型运动气压驱动机构情况下，也可以用传感器来检查阀是否关闭。

本发明涉及一种用于调节体积流或质量流和/或用于气密中断流路的真空阀如真空滑阀、摆动阀或单阀，其中该真空阀具有阀座，其可以具有限定出开口轴线的例如可将第一气体区与第二气体区相连的阀开口和环绕阀开口的第一密封面。该真空阀还包括用于调节体积流或质量流和/或中断流路的阀封闭件尤其是阀盘，其具有对应于第一密封面的第二密封面，第二密封面的可变位置由阀封闭件的当前位置和取向来定。

在此情况下，该阀座可以是真空阀的一体组成部分并且尤其实现阀壳体的一部分。或者，该阀座可以由真空室的开口形成并且在与可相对于阀座运动的阀封闭件合作情况下形成本发明意义上的真空阀。

尤其是，两个密封面之一具有由密封材料构成的密封。该密封材料可以是例如聚合物基材料(如弹性体尤其是氟化弹性体)，其被硫化到密封面上或者以在阀封闭件或阀座内的槽中的O形环形式存在。因此作为密封面，在本发明范围内优选考虑如下表面，由密封材料构成的密封在它们之间压紧存在以便关闭阀开口(关闭位置)。

驱动单元连接至阀封闭件，该驱动单元如此设计，使得阀封闭件为了提供由阀封闭件的各自位置限定的各自阀开口状态而可按规定来变化和调节。阀封闭件从此时阀封闭件和阀座彼此相对无接触的打开位置调节到关闭位置并且可回移，在关闭位置中通过位于其间的密封存在着在第一密封面和第二密封面之间的轴向密封接触且由此气密关闭阀开口。

该驱动单元例如被设计成电动机(步进电机)或者多个电机的组合或气压驱动机构。

尤其是，该驱动机构提供阀封闭件在至少两个(基本垂直)方向上的运动。

真空阀还具有传感器装置，其具有至少一个带有变形敏感元件的力传感器，例如DMS力传感器，其中该传感器装置如此设计，即，通过该传感器装置获得与在第一和第二密封面之间的密封的由第一和第二密封面产生的密封压紧相关的测量信号。

在一个实施方式中，该真空阀具有检查和控制单元用于以预定的控制值控制该驱动单元以便在打开位置和关闭位置之间调节该阀封闭件，其中所述驱动单元、阀封闭件和传感器装置如此设计和合作，该控制值依据该测量信号尤其被如此调节，该测量信号连续对应于预定目标值。

在此，所述真空阀、传感器装置和检查和控制单元例如可如此配置，该传感器装置为了测量信号的提供和传输例如通过常见的连线的或无线的通信与该检查和控制单元单向通信或双向通信。

该真空阀还可以例如具有如此设计的处理单元，尤其通过该检查和控制单元或传感器装置提供，从而借助处理单元来处理所获得的测量信号并且可依据所获得的测量信号来产生状态信息。所获得的测量信号于是可以被进一步处理和提供用于准备好可评估的状态信息，例如用于借助检查和控制单元的阀调整或者作为使用者信息。

状态信息例如可以提供关于第一密封面和/或第二密封面和/或密封的机械完整性和/或结构完整性的信息，例如基于用于所获得的测量信号的实际-目标比较，如依据对于驱动单元的参考设定所获得且预期的压紧力。

另外，可以依据状态信息来提供一个输出信号，其说明所获得的测量信号与规定的误差值的关系。因此，尤其是可以进行与由真空阀控制的工艺过程的评估，例如评估是否获得所需的密封作用或者可以发现可能有的密封面脏污或损伤。例如，于是可以通过视觉信号或声音信号向使用者指明工艺过程是否在所需的误差内进行或者预期出现不希望的低于或高于这种误差(如压力水平)。

根据本发明的一个实施方式，该传感器装置例如可以如此设计，该测量信号获得从该密封的至少一部分作用于第一密封面的至少一部分的力和/或从该密封的至少一部分作用于第二密封面的至少一部分的力。

例如可以提供用于通过阀封闭件测量作用力的一个力传感器，其中例如该力传感器布置在阀封闭件内，尤其是用于获得从第二密封面至阀封闭件余部的力。

力传感器也还可以通过阀座提供，尤其是用于测知从第一密封面至阀座余部的力。

在一个实施方式中，该传感器装置例如如此设计，该变形敏感元件安置在具有第一和/或第二密封面的至少一部分的阀座部分或阀封闭件部分上。

例如，该传感器装置可以如此设计，该变形敏感元件的至少一部分形成第一密封面的至少一部分，其中例如力传感器的一个压力敏感元件在密封侧安置在具有第一密封面的阀座部件的至少一部分上。

通过类似的方式，该传感器装置例如可以设计成另一个变形敏感元件的至少一部分形成第二密封面的至少一部分。

另外，变形敏感元件的至少一部分也例如可以在阀座侧安置在形成第一密封面的至少一部分且安装至阀座的密封材料下，例如被直接蒸镀到在密封材料下方的阀座部或者密封材料上。按照类似方式，例如另一个变形敏感元件的至少一部分可以在阀盘侧布置在形成第二密封面的至少一部分的且安置在阀盘上的密封材料的下方。

在另一个实施方式中，该阀封闭件通过第一连接件连接至该驱动单元，并且该传感器装置被设计成该测量信号获得从第一连接件至阀封闭件的力和/或从第一连接件至驱动单元的力和/或从阀封闭件至第一连接件的力和/或从驱动单元至第一连接件的力。

例如为此可以将传感器装置的多个力传感器布置在不同的部位上，例如在阀封闭件接触第一连接件的接触点或驱动单元接触第一连接件的接触点。这些力传感器于是例如可以被用于分别直接测知作用于力传感器的力。

但通过单独的力传感器，例如可以通过真空阀部件的结构特征信息也推导出关于真空阀内部位的压紧力，其无法直接通过在真空阀内布置多个力传感器来获知。布置单独的力传感器因此可能在某些情况下足以用于阀控制和/或获知真空阀状态。

此时也尤其有利的是该传感器装置例如可以设计成不必将力传感器本身置于真空区，因此可以保证较低的结构成本。

一个实施方式因此涉及一种真空阀，其具有与外界环境分隔开的真空区，其中传感器装置的有助于测量信号的力传感器布置在真空区外。

在本发明的另一个实施方式中，该真空阀包括第一阀壳体，其中该驱动单元连接至第一阀壳体，阀封闭件通过第二连接件与该驱动单元相连，并且第二连接件贴靠连接至第一阀壳体的用于可控引导第二连接件的第一支撑件。该传感器装置现在可以如此设计，该测量信号获得从第二连接件至第一支撑件的和/或从第一支撑件至第二连接件的力。

本发明的另一个实施方式涉及一种实施方式，其中该阀封闭件通过第三连接件连接至该驱动单元，其中第三连接件具有至少一个调节臂并且该调节臂机械连接至所述阀封闭件和驱动单元，其中通过该调节臂借助驱动单元的调节可使阀封闭件在打开位置和关闭位置之间基本平行于阀座调节。转移阀例如基于这种连接布置。

因此，根据本发明的传感器装置现在可以例如设计成该测量信号获得从调节臂至阀封闭件的力和/或从阀封闭件至调节臂的力和/或从调节臂至驱动单元的力和/或从驱动单元至调节臂的力。

为了可控引导该调节臂，该真空阀例如可以具有导向件用于在阀壳体上至少一侧引导或支承该调节臂。因此，力传感器尤其现在可以提供支承或者用力传感器来更换。

在另一个实施方式中，该驱动单元连接至该真空阀的第二阀壳体，该阀封闭件通过具有调节臂的第三连接件连接至该驱动单元，该调节臂贴靠连接至第二阀壳体的用于可控引导调节臂的第二支撑件，其中该传感器装置如此设计，该测量信号获得从调节臂至第二支撑件和/或从第二支撑件至调节臂的力。

例如以下当中的至少一个可以包括传感器装置的具有变形敏感元件的力传感器：阀封闭件、第二支撑件、驱动单元和第三连接件且尤其是调节臂。

一个单独的力传感器在此例如可以直接安置在阀封闭件接触调节臂的接触点、调节臂接触支撑件的接触点和/或驱动单元接触调节臂的接触点处或与之间隔。尤其是，单独的力传感器例如可以被用于分别直接测知作用于单独的力传感器的力，或者推导出关于真空阀内的部位的压紧力，其无法直接通过在真空阀内布置单独的力传感器来测知。

具体说，该传感器装置分别如此设计，压紧力可以与一些阀部件且尤其是驱动部件的磨损无关地被测量。

附图说明

本发明的真空阀以下依据如图示意所示的实施例来单纯举例详述。相同的零部件在附图中用相同的附图标记表示。所述实施方式一般未准确按比例示出并且也不被理解为是限制性的。具体示出了：

图1a和图1b示出呈摆动阀形式的本发明真空阀的可能实施方式；

图2a至图2c示出根据本发明的呈转移阀形式的真空阀的可能实施方式；

图3a和图3b示出在具有两个力传感器的转移阀内的本发明传感器装置的示意图；

图4a和图4b示出在具有力传感器的转移阀内的另一个本发明传感器装置的示意图；

图5a和图5b示出处于单阀内的另一个本发明传感器装置的示意图。

具体实施方式

图1a和图1b示意性示出根据本发明的呈摆动阀形式的阀的一个可能实施方式。阀为了基本气密中断流路而具有阀壳体1，阀壳体具有开口2。开口2在此例如具有圆形横截面。开口2被阀座3围绕。阀座3由沿轴向指向阀盘4的且横向于开口轴线5延伸的呈圆环状的密封面6a构成，密封面形成在阀壳体1内。阀盘4可枢转地且基本平行于开口轴线5可调节。在阀盘(阀封闭件)4的关闭位置G(图1b)中，开口2借助阀盘4被气密封闭。阀盘4的打开位置O如图1a所示。

阀盘4通过侧设在盘上的且垂直于开口轴线5延伸的臂7连接至驱动机构8(电机)。臂7在阀盘4的关闭位置G中处于该开口2的沿开口轴线5几何形状投影的开口横截面外。

驱动机构8通过使用相应的传动机构来如此设计，阀盘4如在摆动阀中常见的那样可借助驱动机构8的横向运动x横向于开口轴线5且基本平行经过开口2的横截面并且垂直于开口轴线5地以绕枢转轴线9的枢转运动形式在打开位置O和中间位置之间枢转并且借助驱动机构8的平行于开口轴线5进行的纵向运动y可线性移动。在打开位置O中，阀盘4定位在设于开口2侧旁的滞留部上，使得开口2和流路被放开。在中间位置上，阀盘4间隔就位在开口2上方并且覆盖开口2的开口横截面。在关闭位置中，开口2被气密关闭并且流路被中断，做法是在阀封闭件4(阀盘)和阀座的密封面6a之间存在气密接触。

为了实现自动化且可控的阀的开启和关闭，该阀例如规定了电子调整控制单元，其如此设计且与驱动机构8连接，阀盘4可被相应调节以便气密封闭工艺体积或者调节该体积的内压。

在本实施例中，驱动机构8被设计成电动机，其中该传动机构被如此切换，使得驱动机构8的驱动造成横向运动x或者纵向运动y。驱动机构8和传动机构由控制装置电子控制。这种尤其具有切换滑槽的传动机构由现有技术公开了。还可能的是采用多个驱动机构来实现横向运动x和纵向运动y，其中所述控制装置接管驱动机构的控制。

利用所述摆动阀精确控制或调节流通量不仅可通过阀盘4在打开位置O和中间位置之间借助横向运动x的枢转调节、也尤其通过阀盘4沿开口轴线5在中间位置和关闭位置之间借助纵向运动y的线性调节来实现。所述摆动阀可以被用于精确调整任务。阀盘4和阀座3分别具有密封面6a、6b、即第一和第二密封面。第一密封面6a还具有密封10。密封10例如可以作为聚合物借助硫化被硫化到阀座3上。或者，密封10例如可以设计成在阀座3的槽内的O形环。密封材料也可以被粘合到阀座3上并且由此实现了密封10。在一个替代实施方式中，密封10可以在阀盘4侧尤其是安置在第二密封面6b上。也可以想到这些实施方式的组合。

阀盘4例如依据调节参数和输出的控制信号被可变调节。作为输入信号，例如获得关于在与阀相连的工艺体积内的当前压力状态的信息。此外，可以给控制器提供另一输入参数如输入该体积的质量进流。依据这些参数并依据应针对该体积所设定或获得的预定额定压力，于是进行在一个调整周期期间内的可控阀调节，从而可以借助阀随时间控制物质流出该体积。为此在阀后方设置真空泵，即该阀布置在工艺腔室和泵之间。因此可以调节出期望的压力变化过程。

通过该阀封闭件4的调节，针对阀开口2设定各自开口横截面，进而设定在单位时间里可从工艺体积抽排出的可能的气体量。阀封闭件4为此可以具有不同于圆形的形状，尤其以便获得尽量的介质层流。

为了调节开口横截面，阀盘4通过调整和控制单元可借助驱动机构8的横向运动x从打开位置O调节到中间位置并借助驱动机构8的纵向运动y从中间位置调节到关闭位置。为了流路的完全开通，阀盘4通过控制装置借助驱动机构8的纵向运动y可从关闭位置调节到中间位置并从那里借助驱动机构8的横向运动x从中间位置调节到打开位置O。

必须如此进行阀盘4压紧到阀座5，即，在整个压力区内保证所需要的气密性，还有避免由承受过高压力而使密封10受损。为了保证这一点，已知的阀规定了依据存在于两个阀盘侧之间的压差来调节的阀盘4压紧压力控制。

但尤其在压力波动大或者负压切换至正压或相反时，无法总是保证在控制过程即开口横截面变化时的均匀力分布。因此，根据阀受力，例如密封10(密封材料)、阀盘4和密封面6a、6b承受不同的力，由此例如根据阀受力的不同而出现可变的有效维护间歇期。

在现有技术中，阀封闭件一般预防性地按照固定的时间间隔被翻换或更新，以避免或许出现的失密性或者将密封质量保持在足够稳定的高水平。这尤其有以下缺点，阀部件大多在其规定的或实际的使用寿命到期前被翻新或替换。

根据本发明，该真空阀具有带有至少一个力传感器、在所示例子中是两个力传感器11a、11b的传感器装置，由此例如可以进行真空阀密封磨损的检查和最小化。

例如可以借助用于测知在密封面6a、6b之间的密封10的由相互对应的密封面6a、6b产生的密封压紧的压力传感器11a、11b而与工艺腔室压力波动或其它部件上的磨损无关地测量压紧力。压紧力因此可以超过工艺持续时间地例如被实时控制。由此可以减轻密封磨损并且相应延长维护间歇期。

此外，随后可借助传感器装置来获得测量信号，并且例如关于密封面作用于密封的压紧力依据该信号推导出真空阀状态信息，以便例如推导出密封面6a、6b和密封10的结构设计。因此，真空阀状态可以被检测和连续评估。

在所示例子中，该传感器装置包括设于横臂7中的力传感器11a，其中，力传感器11a为了力测量例如具有应变片，其蒸镀到力传感器11a的一侧上。力传感器11a例如测知从阀盘4至横臂7的法向力。

或者，力传感器例如可以穿过阀盘4来提供，例如为了测量从阀盘的密封面6b至阀盘4余部的力，或者力传感器的压敏元件例如可以在密封侧被施加到其中一个密封面6a、6b上以直接测知从密封10作用于密封面6a、6b的力。

在所示例子中，传感器装置还具有第二力传感器11b，其由驱动机构8的驱动轴13的导向机构12提供。第二力传感器11b例如测知垂直于转动轴线9的力，其中通过知晓真空阀尤其是横臂的部分以及横臂7与驱动轴13连接和阀盘4的结构特征，可以推导出关于阀盘4作用于密封10的压紧压力的信息。

代替如图所示的摆动阀，本发明的真空阀可以利用其它真空阀类型例如活门阀、滑阀或所谓的调节蝶阀来实现。尤其是，本发明的阀设计用在真空区内。也还可以采用摆动阀，其封塞仅能在一个方向上被调节移动。

图2a至图2c示意性示出根据本发明的呈转移阀形式的阀的一个可能实施方式，其如图所示处于不同的封闭位置。

所示的转移阀是滑阀的特殊形式。真空阀具有矩形的板状封闭件4(例如阀盘)，其具有用于气密关闭开口2的密封面6b。开口2具有对应于封闭件4的横截面并且在壁14内新城。开口2被阀座3包围，阀座本身也提供与封闭件4的密封面6b对应的密封面6a。封闭件4的密封面6b环绕封闭件4并且装有密封材料10(密封)。在关闭位置中，密封面6a、6b相互压迫并且该密封材料在两个密封面6a、6b之间被压紧。

开口2将位于壁14左侧的第一气体区L与位于壁14右侧的第二气体区R相连通。壁14例如由真空室的室壁构成。该真空阀于是由室壁14与封闭件4的合作构成。

封闭件4安置在调节臂15上，调节臂在此例如呈杆状并且沿着几何形状调节轴线16延伸。调节臂15机械连接至驱动单元8，借此可以通过调节臂15借助驱动单元8的调节将在壁14左侧的第一气体区L内的封闭件4从打开位置O(图2a)经由中间位置Z(图2b)调节到关闭位置G(图2c)。

在打开位置O中，封闭件4处于开口2的投影区外并且完全露出它，如图2a所示。

通过调节臂15在平行于调节轴线16且平行于壁14的轴向上的调节，封闭件4可借助驱动单元8从打开位置O被调节到中间位置Z。

在中间位置中Z中，封闭件的密封面6b覆盖开口2并且与阀座3的围绕开口2的密封面6a对置间隔，如图2b所示。

通过在横向于调节轴线16、即垂直于壁14和阀座3的方向上调节该调节臂15，封闭件4可以从中间位置Z被调节到关闭位置G(图2c)。

在关闭位置G中，封闭件4气密封闭开口2并且将第一气体区L与第二气体区气密分隔开。

即，真空阀的开启和关闭借助驱动单元8通过封闭件4和调节臂15的L形运动进行。因此，所示的转移阀也被称为L型阀。

如图所示的转移阀一般设置用于密封工艺体积(真空室)且所述体积的装卸载。打开位置O和关闭位置G之间的频繁切换在这样的使用中是习惯。由此可能出现密封面6a、6b和密封10的增强的磨损现象。

根据本发明，设置了一种带有至少一个力传感器的传感器装置用于获得与在密封面6a、6b之间的密封10的由密封面6a、6b产生的密封压紧相关的测量信号。所获得的测量信号尤其可以被用于监测和调整优化的压紧。

在所示例子中，力传感器11c安置在阀封闭件4内且例如测知由两个密封面6a、6b的压紧所产生的阀封闭件4变形。

通过本发明的传感器装置，因此例如可以在工艺过程中检查阀的密封性、相应调节压紧压力并且或许预测密封性失效。尤其是，例如可以利用电驱动单元8来单独调整压紧。借助气压L运动驱动机构，可以用传感器装置至少检查阀是否关闭。

图3a和图3b或图4a和图4b示意性示出在本发明的转移阀中的另外两个可能的传感器装置，其如图所示处于关闭位置G(图3a和图4a)和打开位置O(图3b和图4b)。

在以上的图中所用的附图标记在此相似地适用。在所示的图中，阀座3还在真空阀的阀壳体17上形成。但对于技术人员清楚明白的是，以下描述基本相似地可用到实施方式汇总，其中该阀座3由工艺腔室即腔室体提供。

还不言而喻的是，在此单纯示意性作为倾转机构被示出的阀机构不应理解为是限制性的，技术人员能以相似的方式将本发明的传感器装置例如转用到任何L型运动驱动机构，例如具有两个相互垂直的阀盘线性调节方向的L型运动驱动机构。

为了可控地引导该调节臂15，真空阀在此例如具有导向件18，其中该驱动单元8和该导向件18分别相对处于固定布置中，在此例如是这样的，驱动单元8和导向件18分别位置固定地连接至阀壳体17。调节臂15还机械连接至阀封闭件4和驱动单元8，其中通过调节臂15的调节，借助驱动单元8可使阀封闭件4在打开位置O和关闭位置G之间基本平行于阀座3调节，尤其是以如在图2a至图2d中描述的L型运动。

该传感器装置现在可以如此设计，即该测量信号获得从第二连接件至第一支撑件和/或从第一支撑件至第二连接件的力。

如图3a和图3b所示的传感器装置现在例如具有两个力传感器11d、11e，其中通过阀封闭件4提供一个力传感器11d，通过驱动单元8提供另一个力传感器11e。这种布置例如总是允许直接测知从驱动单元8至调节臂15的力和从阀封闭件4至调节臂15的力。

由此例如可以推导出例如与密封面6a、6b的或密封10的机械完整性和/或结构完整性相关的真空阀状态信息，这依据关于从驱动单元8作用于调节臂15的已知力的用于所获得的测量信号的实际-目标比较。为此，该测量信号可以作为作用于调节臂的力的函数与已知的误差值相比较并且例如在与所产生的密封作用相关地有怀疑的情况下给使用者提供报警信号。

如图4a和4b所示的传感器装置包括一个单独的力传感器11f，其通过导向件18提供。力传感器11f因此一方面直接测知从调节臂15作用于导向件18的力。但此外通过知晓真空阀部件的结构特征也可以推导出关于真空阀内的部位的压紧力，其无法直接通过在真空阀内布置单独的力传感器11f来测知。布置单独的力传感器11f可以在某些情况下足以用于真空阀的调节或者真空阀状态的测知。

尤其是，例如因此该传感器装置可以设计成例如力传感器本身不必被置于真空区中，因此可以保证比较低的结构成本。

图5a和图5b示意性示出处于关闭位置G(图5a)和打开位置O(图5b)的在此例如在所谓的单阀中的另一个可能的传感器装置。

用于借助线性运动气密关断流路的阀具有阀壳体17，其具有用于流路的开口2，其中该开口2具有沿流路的几何形状开口轴线5。封闭件4可以沿着横向于开口轴线5延伸的几何形状调节轴线19在封闭件平面内20在关闭方向上线性地从放开开口2的打开位置O调节到线性移动经过开口2的关闭位置G并且相反地朝向打开方向回移。

例如弯曲的第一密封面6a沿第一部分21a在第一平面22a内包围阀壳体17的开口27并且沿第二部分21b在第二平面22b内包围开口。第一平面22a和第二平面22b相互间隔，相互平行且平行于封闭件平面20延伸。因此，第一部分21a和对置的第二部分21b相互间具有横向于调节轴线19且在开口轴线5方向上的形状错位。在两个对置的部分21a、21b之间在沿调节轴线19延伸的区域内设置所述开口2。

封闭件4具有对应于第一密封面6a的第二密封面6b，第二密封面沿对应于第一和第二部分21a、21b的部分延伸。

单阀、即借助唯一的线性运动可关闭的真空阀例如具有关闭机构如相比于借助两个运动可关闭的转移阀更简单的优点，转移阀需要结构比较复杂的驱动机构。因为封闭件还可以整体式构成，故它可能遇到高的加速力，从而该阀也可被用于快速紧急关闭。关闭和密封可以借助唯一的线性运动进行，因此需要阀的很快速启闭。

单阀的优点例如尤其在于，该密封因其走向而在关闭时未经受在密封的纵向延伸尺寸的横向上的横向载荷。另一方面，所述密封因其相对于开口轴线5横向延伸而几乎无法承受沿开口轴线5出现在封闭件4上且尤其可能在大压差下作用于封闭件4的力，这要求封闭件4、其驱动机构和其支承的结实结构。

如图5a和图5b所示的传感器装置包括一个单独的力传感器11g，其布置在封闭件4内以测知从调节臂15作用于封闭件4的力。因此，例如又可以通过知晓真空阀部件的结构特征来获得与在第一和第二密封面之间的密封10的由第一密封面6a和第二密封面6b产生的密封压紧相关的测量信号。

显然，所示的附图仅示意性表示可能的实施例。各种不同的做法也可以相互组合以及与现有技术的方法组合。

Claims (14)

1.一种用于调整体积流或质量流和/或用于气密中断流路的真空阀，该真空阀具有：

阀座(3)，该阀座具有限定出开口轴线(5)的阀口(2)和围绕所述阀口(2)的第一密封面(6a)；

用于调整体积流或质量流和/或用于气密中断流路的阀封闭件(4)，该阀封闭件具有对应于所述第一密封面(6a)的第二密封面(6b)，所述第二密封面的可变位置由所述阀封闭件(4)的相应的位置和取向来确定；

连接至所述阀封闭件(4)的且如此设计的驱动单元(8)，即所述阀封闭件(4)能从打开位置(O)调节到关闭位置(G)并且反向调节，在所述打开位置中所述阀封闭件(4)和所述阀座(3)相对于彼此没有接触，在所述关闭位置中通过位于其间的密封(10)而在所述第一密封面(6a)与所述第二密封面(6b)之间存在轴向密封接触并且所述阀口(2)由此被气密封闭；

其特征是，所述真空阀还包括传感器装置，该传感器装置具有至少一个带有变形敏感元件的力传感器(11a,11b,11c,11d,11e,11f,11g)，其中所述传感器装置被设计成通过所述传感器装置能够获得所述密封(10)的位于所述第一密封面和所述第二密封面之间的密封压紧来作为测量信号，其中，所述密封压紧由所述第一密封面(6a)和所述第二密封面(6b)产生，所述真空阀具有如此设计的处理单元，即所获得的测量信号借助所述处理单元被处理并且依据所述所获得的测量信号来产生状态信息，

其中，所述状态信息与所述第一密封面(6a)的和/或所述第二密封面(6b)的和/或所述密封(10)的机械完整性和/或结构完整性相关地被提供，或者基于所述状态信息与预定误差值的比较，提供关于评估由所述真空阀控制的工艺过程的输出信号。

2.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，

在所述真空阀的检查和控制单元的控制下，所述驱动单元(8)以预定控制值被控制以便在所述打开位置(O)和所述关闭位置(G)之间调节所述阀封闭件(4)，并且

该驱动单元(8)、该阀封闭件(4)和该传感器装置如此设计和合作，即使得该预定控制值基于所述测量信号而被调节。

3.根据权利要求1或2所述的真空阀，其特征是，所述传感器装置设计成所述测量信号获得

从所述密封(10)的至少一部分作用于所述第一密封面(6a)的至少一部分的力，和/或

从所述密封(10)的至少一部分作用于所述第二密封面(6b)的至少一部分的力。

4.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，所述传感器装置设计成所述变形敏感元件布置在具有所述第一密封面的至少一部分和/或所述第二密封面的至少一部分的所述阀座的部分或所述阀封闭件的部分上。

5.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，所述阀封闭件(4)通过第一连接件连接至所述驱动单元(8)，且所述传感器装置设计成所述测量信号获得

从所述第一连接件作用在所述阀封闭件上的力，和/或

从所述第一连接件作用在所述驱动单元上的力，和/或

从所述阀封闭件作用在所述第一连接件上的力，和/或

从所述驱动单元作用在所述第一连接件上的力。

6.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，

所述真空阀包括第一阀壳体(17)，其中所述驱动单元(8)连接至所述第一阀壳体(17)，

所述阀封闭件(4)通过第二连接件连接至所述驱动单元(8)，

所述第二连接件贴靠在连接至所述第一阀壳体(17)的、用于可控引导所述第二连接件的第一支撑件(18)上，其中所述传感器装置设计成所述测量信号获得

从所述第二连接件作用在所述第一支撑件上的力，和/或

从所述第一支撑件作用在所述第二连接件上的力。

7.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，所述阀封闭件(4)通过第三连接件连接至所述驱动单元(8)，其中所述第三连接件具有至少一个调节臂(15)并且所述调节臂(15)与所述阀封闭件(4)和所述驱动单元(8)机械连接，其中通过所述调节臂(15)借助所述驱动单元(8)进行调节而能在所述打开位置(O)和所述关闭位置(G)之间基本平行于所述阀座(3)地调节所述阀封闭件(4)。

8.根据权利要求7所述的真空阀，其特征是，所述传感器装置如此设计，即所述测量信号获得

从所述调节臂(15)作用在所述阀封闭件(4)上的力，和/或

从所述阀封闭件(4)作用在所述调节臂(15)上的力，和/或

从所述调节臂(15)作用在所述驱动单元(8)上的力，和/或

从所述驱动单元(8)作用在所述调节臂(15)上的力。

9.根据权利要求7或8所述的真空阀，其特征是，

所述真空阀包括第二阀壳体(17)，其中所述驱动单元(8)连接至所述第二阀壳体(17)，

所述阀封闭件(4)通过所述第三连接件连接至所述驱动单元(8)，并且

所述调节臂(15)贴靠与所述第二阀壳体(17)连接的、用于可控引导所述调节臂(15)的第二支撑件(18)，其中所述传感器装置被设计成所述测量信号获得

从所述调节臂(15)作用在所述第二支撑件(18)上的力，和/或

从所述第二支撑件(18)作用在所述调节臂(15)上的力。

10.根据权利要求9所述的真空阀，其特征是，以下当中的一者包括所述传感器装置：

所述阀封闭件(4)，

所述第二支撑件(18)，

所述驱动单元(8)，或

所述第三连接件。

11.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，所述真空阀限定出与外界环境分隔开的真空区，并且所述传感器装置的有助于所述测量信号的力传感器布置在所述真空区外。

12.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，所述阀座(3)由在结构上与所述真空阀连接的真空阀部件构成。

13.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，该驱动单元(8)、该阀封闭件(4)和该传感器装置如此设计和合作，即，该测量信号连续对应于预定目标值。

14.根据权利要求1所述的真空阀，其特征是，其中所述状态信息借助用于所获得的测量信号的实际-目标比较来产生。

Images