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Technisches Gebiet
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Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schieberventil, das in einer Vakuumkammer in einer Halbleiterproduktionsvorrichtung angebracht ist und das zum Öffnen und Schließen einer Öffnung vorgesehen ist, die mit der Vakuumkammer kommuniziert.
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Stand der Technik
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Bisher werden in einer Bearbeitungsvorrichtung für Halbleiterwafer oder Flüssigkristallsubstrate oder dergleichen die Entnahme und die Zufuhr eines Halbleiterwafers oder von Flüssigkristallsubstraten etc. in und aus verschiedenen Bearbeitungskammern über Durchgänge vorgenommen. In den jeweiligen Durchgängen werden zum Öffnen und Schließen der Durchgänge Schieberventile eingesetzt.
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Wie beispielsweise in der japanischen Patentoffenlegungsschrift
JP 11-351419 A beschrieben ist, ist ein solches Schieberventil vorgesehen, um eine Ventilscheibe durch die Linearbewegung einer Ventilstange, die mittels des Antriebs eines Zylinders verschoben wird, zu einer Position zu bringen, die einem Ventilsitz in einem Ventilkasten zugewandt ist. Anschließend wird der in dem Ventilkasten ausgebildete Durchgang dadurch geschlossen, dass die Ventilscheibe horizontal bewegt wird, so dass ein Dichtelement der Ventilscheibe gegen einen Ventilsitz presst.
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Zusammenfassung der Erfindung
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Bei dem oben beschriebenen Schieberventil ist ein Fall bekannt geworden, bei dem beispielsweise bei geschlossenem Ventil, wenn die Ventilscheibe auf dem Ventilsitz aufsitzt, eine Bearbeitungskammer, die mit einer Endseite des Ventilkastens verbunden ist, auf Umgebungsdruck gehalten wird, während eine andere Bearbeitungskammer, die mit einer anderen Endseite des Ventilkastens verbunden ist, unter Unterdruck (Vakuum) gehalten wird. Da in diesem Fall die eine Bearbeitungskammer und das Innere des Ventilkastens durch die Ventilscheibe getrennt werden, während die andere Bearbeitungskammer und das Innere des Ventilkastens miteinander in Verbindung stehen und bei Vakuumdruck gehalten werden, werden durch den Druckunterschied, der zwischen dem Inneren des Ventilkastens und der Außenseite des Ventilkastens herrscht, die Wände des Ventilkastens nach innen gepresst und können deformiert werden.
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Insbesondere wenn der Wandabschnitt, an welchem der Ventilsitz vorgesehen ist, damit die Ventilscheibe aufsitzen kann, deformiert wird, wird die Dichtfähigkeit des Dichtelementes an der Ventilscheibe verschlechtert. Um eine Deformation des Ventilkastens durch einen Druckunterschied zu vermeiden, wurde aus diesem Grunde in Betracht gezogen, die Wände des Ventilkastens vorab mit einer bestimmten Dicke auszubilden. In diesem Fall steigt aber das Gewicht des Ventilkastens und das Gesamtgewicht des Schieberventils wird ebenfalls nachteilig erhöht.
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Es ist eine allgemeine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Schieberventil vorzuschlagen, das eine Deformation eines Ventilkastens vermeidet, wobei auch eine Gewichtserhöhung vermieden werden soll. Dennoch soll eine zuverlässige und stabile Abdichtung gewährleistet sein, wenn das Schieberventil geschlossen ist.
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Diese Aufgabe wird mit der Erfindung im Wesentlichen durch die Merkmale des Anspruchs 1 gelöst.
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Vorteilhafte Ausgestaltungen der Erfindung ergeben sich aus den Unteransprüchen.
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Die vorliegende Erfindung ist gekennzeichnet durch ein Schieberventil, das einen Ventilkasten aufweist, eine Ventilscheibe, die dazu ausgestaltet ist, auf einem in dem Ventilkasten ausgebildeten Ventilsitz aufzusetzen, eine Ventilstange, die mit der Ventilscheibe verbunden und dazu ausgestaltet ist, eine Linearbewegung der Ventilscheibe sowie Bewegungen zum Annähern und Trennen der Ventilscheibe an den/von dem Ventilsitz zu bewirken, und eine Antriebseinheit, die im Inneren eines Gehäuses vorgesehen ist, mit welchem der Ventilkasten verbunden ist, wobei die Antriebseinheit die Ventilstange entlang einer axialen Richtung linear verschiebt.
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Bei dem Schieberventil umfasst der Ventilkasten:
einen Aufnahmeraum, in welchem die Ventilscheibe aufgenommen ist,
einen Wandabschnitt, der einen Teil des Aufnahmeraumes bildet und der einen Ventilsitz aufweist, auf welchem die Ventilscheibe aufsetzt,
einen Durchgang, der in dem Wandabschnitt ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum und einer an den Ventilkasten angrenzenden Bearbeitungskammer herstellt,
einen Ausgleichsraum, der in dem Wandabschnitt ausgebildet und der Bearbeitungskammer zugewandt ist, und
eine Verbindungsöffnung, die eine Verbindung zwischen dem Ausgleichsraum und dem Aufnahmeraum herstellt und die nicht mit dem Durchgang im Inneren des Ausgleichsraumes verbunden ist.
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Gemäß der vorliegenden Erfindung sind in dem Ventilkasten des Schieberventils verschiedene Elemente vorgesehen, wie der Aufnahmeraum, in welchem die Ventilscheibe aufgenommen ist, der Wandabschnitt mit einem Ventilsitz, auf welchem die Ventilscheibe aufsetzt, der Durchgang, der in dem Wandabschnitt ausgebildet ist und eine Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum und einer an den Ventilkasten angrenzenden Bearbeitungskammer herstellt, der Ausgleichsraum, welcher der Bearbeitungskammer zugewandt ist, und die Verbindungsöffnung, welche eine Verbindung zwischen dem Ausgleichsraum und dem Aufnahmeraum herstellt und die nicht mit dem Durchgang im Inneren des Ausgleichsraums verbunden ist.
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Auch wenn zwischen dem Aufnahmeraum und der an den Aufnahmeraum angrenzenden Bearbeitungskammer ein Druckunterschied generiert wird, werden dementsprechend beispielsweise bei geschlossenem Ventil (Ventilgeschlossen-Zustand), in welchem die Ventilscheibe auf dem Ventilsitz aufsitzt, die Drücke des Aufnahmeraumes und des Ausgleichsraumes durch die Verbindungsöffnung ausgeglichen oder auf den gleichen Druck eingestellt, wodurch Lasten aufgrund von Druckunterschieden, welche auf den zwischen dem Aufnahmeraum und der Bearbeitungskammer vorgesehenen Wandabschnitt ausgeübt werden, vermieden werden. Ohne das Gewicht des Ventilkastens zu erhöhen, kann somit eine Deformation des Wandabschnitts des Ventilkastens durch Druckunterschiede zuverlässig verhindert werden. Indem eine Deformation des in dem Wandabschnitt vorgesehenen Ventilsitzes vermieden wird, kann außerdem die Abdichtung der Ventilscheibe gegenüber dem Ventilsitz zuverlässig und stabil erreicht werden, wenn das Schieberventil geschlossen ist.
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Die obigen und weitere Aufgaben, Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung ergeben sich noch deutlicher aus der nachfolgenden Beschreibung in Verbindung mit den beigefügten Zeichnungen, in welchen eine bevorzugte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beispielhaft dargestellt ist.
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Kurze Beschreibung der Zeichnungen
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1 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht eines Schieberventils gemäß einer Ausführungsform der vorliegenden Erfindung;
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2 ist ein Schnitt entlang der Linie II-II in 1;
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3 ist ein vergrößerter Schnitt, der die Umgebung einer Ventilscheibe in 2 zeigt;
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4 ist ein Schnitt entlang der Linie IV-IV in 1;
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5 ist eine perspektivische Explosionsdarstellung einer Antriebsumwandlungseinheit in dem Schieberventil gemäß 1;
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6 ist eine teilweise geschnittene Vorderansicht bei geöffnetem Ventil (Ventil-offen-Zustand), wobei eine Ventilscheibe in dem Schieberventil gemäß 1 verschoben ist;
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7 ist ein Schnitt entlang der Linie VII-VII in 6; und
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8 ist ein Schnitt, der einen Zustand zeigt, in welchem die Ventilscheibe von dem Ventil-offen-Zustand des in 7 gezeigten Schieberventils zu einer Position verschoben ist, in welcher die Ventilscheibe dem Ventilsitz zugewandt ist.
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Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, umfasst ein Schieberventil 10 einen Ventilkasten 16, in welchem erste und zweite Durchgänge 12, 14 ausgebildet sind (vgl. 2), um das Einsetzen und Entnehmen eines nicht dargestellten Werkstücks (beispielsweise eines Halbleiterwafers) zu ermöglichen, ein Gehäuse 18, das mit einem unteren Abschnitt des Ventilkastens 16 verbunden ist, einen Zylinderabschnitt 20, der als eine Antriebseinheit dient und im Inneren des Gehäuses 18 angeordnet ist, eine Ventilstange 22, die durch den Antrieb des Zylinderabschnitts 20 in einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verschoben wird und sich im Wesentlichen senkrecht zu der axialen Richtung bewegt, eine Ventilscheibe 24, die mit einem Ende der Ventilstange 22 verbunden ist und die den ersten Durchgang 12 des Ventilkastens 16 verschließen kann, und eine Antriebsumwandlungseinheit 26, welche eine Linearverschiebung des Zylinderabschnitts 20 in eine Bewegung in einer Richtung senkrecht zu der Achse der Ventilstange 22 umwandelt.
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Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, hat der Ventilkasten 16 beispielsweise eine hohle, kastenähnliche Form und umfasst einen Aufnahmeraum 28, der in seinem Inneren vorgesehen ist, und in den sich die Ventilscheibe 24 bewegen kann. An einer Seitenwand (Wandabschnitt) 16a und einer anderen Seitenwand 16b des Ventilkastens 16, welche dem Aufnahmeraum 28 zugewandt ist, sind die ersten und zweiten Durchgänge 12, 14 ausgebildet, die jeweils einen rechteckigen Öffnungsquerschnitt haben.
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In dem Ventilkasten 16 ist an einer inneren Wandfläche der einen Seitenwand 16a ein Ventilsitz 30 ausgebildet, welcher dem ersten Durchgang 12 zugewandt ist. Der Ventilsitz 30 ist so angeordnet, dass die Ventilscheibe 24 daran anliegen kann. Die eine Seitenwand 16a und die andere Seitenwand 16b in dem Ventilkasten 16 sind im Wesentlichen parallel zueinander ausgebildet und nehmen den Aufnahmeraum 28 zwischen sich auf (vgl. 2).
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Außerdem ist in dem Ventilkasten 16 eine Bearbeitungskammer S1 an der Seite der einen Seitenwand 16a vorgesehen, die durch den ersten Durchgang 12 angeschlossen ist, während an der Seite der anderen Seitenwand 16b eine andere Bearbeitungskammer S2 vorgesehen ist, welche durch den zweiten Durchgang 14 angeschlossen ist.
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Wie in den 1–3 gezeigt ist, ist außerdem ein Ausgleichsraum 32, der mit einer festgelegten Tiefe von einer der Bearbeitungskammer S1 zugewandten äußeren Wandfläche zurückgesetzt ist, an der einen Seitenwand 16a des Ventilkastens 16 ausgebildet. Der Ausgleichsraum 32 ist mit einer festgelegten Breite relativ zu einer Außenkante der einen Seitenwand 16a nach innen ausgebildet. Der erste Durchgang 12 öffnet sich in einem zentralen Abschnitt des Ausgleichraums 32. Im Einzelnen hat der Ausgleichsraum 32 eine Ringform, wobei der erste Durchgang 12 in einem zentralen Bereich des Rings ausgebildet ist.
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Außerdem umfasst der Ausgleichsraum 32 ein erstes Dichtelement (Dichtelement) 34, das vorgesehen ist, um eine Außenseite des ersten Durchgangs 12 abzudecken, und ein zweites Dichtelement 36, das an der Außenkante des Ausgleichraums 32 vorgesehen ist. Die ersten und zweiten Dichtelemente 34, 36 weisen beispielsweise eine im Wesentlichen rechteckige Ringform auf und bestehen aus einem elastischen Material, wie Gummi oder dergleichen. Sie sind in entsprechenden Ringnuten angebracht, die in der Wandfläche des Ausgleichsraums 32 ausgebildet sind. In einem Zustand, in dem sie in den Ringnuten angebracht sind, sind die ersten und zweiten Dichtelemente 34, 36 so vorgesehen, dass sie mit einer festgelegten Höhe von der äußeren Wandfläche zu der Seite der Bearbeitungskammer S1 vorstehen (vgl. 3).
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Anders ausgedrückt ist der Ausgleichsraum 32 ringförmig ausgebildet, wobei das zweite Dichtelement 36 so angeordnet ist, dass es eine Außenseite des ersten Dichtelements 34, welches an der Innenseite angeordnet ist, umgibt.
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Die vorliegende Erfindung ist nicht auf einen Fall eingeschränkt, bei dem das zweite Dichtelement 36 an einer äußeren Umfangsseite des ersten Dichtelements 34 und der Ausgleichsraum 32 zwischen dem ersten Dichtelement 34 und dem zweiten Dichtelement 36 ausgebildet ist. Beispielsweise kann der Ausgleichsraum 32 auch unterhalb des ersten Dichtelements 34 angeordnet sein und einen Ausgleichsanschluss 38 einschließen, der später beschrieben wird.
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Außerdem kann der Ausgleichsanschluss (Verbindungsöffnung) 38 in dem Ausgleichsraum 32 an einer Position zwischen dem ersten Dichtelement 34 und dem zweiten Dichtelement 36 ausgebildet sein. Der Ausgleichsanschluss 38 hat beispielsweise einen im Wesentlichen kreisförmigen Querschnitt und tritt in einer geraden Linie von dem Ausgleichsraum 32 zu dem Aufnahmeraum 28 durch. Im Einzelnen ist der Ausgleichsanschluss 38 im Wesentlichen parallel zu dem ersten Durchgang 12 ausgebildet, wobei er von diesem einen festgelegten Abstand aufweist. Er hat außerdem einen kleineren Querschnitt als der erste Durchgang 12.
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Wie in den 1 und 2 gezeigt ist, besteht das Gehäuse 18 aus einem Basisrahmen 40, der mit einem unteren Abschnitt des Ventilkastens 16 verbunden ist, einem Paar von Seitenrahmen 42a, 42b, die jeweils mit beiden Enden des Basisrahmen 40 verbunden sind und den Zylinderabschnitt 20 dazwischen aufnehmen, und einem Abdeckrahmen 44, welcher die jeweiligen unteren Enden der Seitenrahmen 42a, 42b miteinander verbindet.
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Der Basisrahmen 40 ist so angeordnet, dass er den unteren Abschnitt des Ventilkastens 16 abdeckt.
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Der Aufnahmeraum 28 des Ventilkastens 16 und das Innere des Gehäuses 18 stehen miteinander durch eine Stangenöffnung 46 in Verbindung, die im Wesentlichen in der Mitte des Basisrahmens 40 ausgebildet ist. Eine später beschriebene Ventilstange 22 ist verschiebbar durch die Stangenöffnung 46 eingesetzt.
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Die Seitenrahmen 42a, 42b sind im Wesentlichen senkrecht zu dem Basisrahmen 40 ausgebildet. Der Basisrahmen 40 ist mit oberen Abschnitten der Seitenrahmen 42a, 42b verbunden. Zylinderrohre 50, welche den Zylinderabschnitt 20 bilden, sind an den beiden Seitenrahmen 42a bzw. 42b parallel zueinander befestigt.
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Wie in 1 gezeigt ist, wird der Zylinderabschnitt 20 durch ein Paar von Fluiddruckzylindern 48a, 48b gebildet, die an beiden Enden entlang einer Längsrichtung des Basisrahmens 40 angeordnet sind. Die Fluiddruckzylinder 48a, 48b umfassen jeweils das hohle zylindrische Zylinderrohr 50, einen Kolben 52, der in einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) im Inneren des Zylinderrohres 50 verschiebbar angeordnet ist, und eine mit dem Kolben 52 verbundene Kolbenstange 54.
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Die einen Enden der Zylinderrohre 50 werden durch Verbindungen mit dem Basisrahmen 40 verschlossen, während ihre anderen Enden durch Stangendeckungen 56 verschlossen werden, durch welche die Kolbenstangen 54 eingesetzt werden können. Dementsprechend werden die Kolben 52 durch ein Druckfluid, das von einer nicht dargestellten Anschlussöffnung dem Inneren der Zylinderrohre 50 zugeführt wird, in einer axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) gepresst, um dadurch die Kolbenstangen 54 zu verschieben.
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Wie in den 2, 4 und 5 gezeigt ist, sind an Seitenflächen jedes der Zylinderrohre 50 an einer zentralen Seite des Schieberventils 10 Paare von drehbaren Führungswalzen 50a, 58b vorgesehen. Zusammen mit den Führungswalzen 58a, 58b sind zurückgesetzte Nuten 60 im Wesentlichen parallel zueinander und mit einem festgelegten Abstand von den Führungswalzen 58a, 58b ausgebildet.
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Die Führungswalzen 58a, 58b weisen einen festgelegten Abstand entlang der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) der Zylinderrohre 50 auf und sind auf einer geraden Linie angeordnet.
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Wie in den 2 und 5 gezeigt ist, sind andererseits an jeweiligen oberen Enden der zurückgesetzten Nuten 60 horizontale Nutenabschnitte 62 ausgebildet. Die horizontalen Nutenabschnitte 62 erstrecken sich zu der Seite des Ventilsitzes 30 des Ventilkastens 16 in Richtungen im Wesentlichen senkrecht zu den Richtungen, in welchen sich die zurückgesetzten Nuten 60 erstrecken. Stopperwalzen 84, welche die Antriebsumwandlungseinheit 26 bilden, sind in die zurückgesetzten Nuten 60 eingesetzt.
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Obere Enden der Kolbenstangen 54 sind mit zentralen Abschnitten der Kolben 52 verbunden während ihre unteren Enden von den Zylinderrohren 50 nach außen vorstehen und jeweils mit einem später beschriebenen Joch 68 verbunden sind.
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Die Ventilstange 22 ist im Wesentlichen im Zentrum des Gehäuses 18 angeordnet und durch die Stangenöffnung 46 des Basisrahmens 40 eingesetzt. Ein im Wesentlichen zentraler Abschnitt der Ventilstange 22 entlang deren axialer Richtung ist durch einen Balg 64 abgedeckt. Der Balg 64 besteht aus einem balgförmigen zylindrischen Körper, so dass dann, wenn die Ventilstange 22 in der axialen Richtung (der Richtung der Pfeile A und B) verschoben wird, der Balg 64 sich ausdehnt und zusammenzieht, wobei er die Ventilstange 22 abdeckt, so dass der Abschnitt der Ventilstange 22 immer abgedeckt ist. Außerdem ist das obere Ende der Ventilstange 22 in das Innere des Ventilkastens 16 eingesetzt und mit der Ventilscheibe 24 verbunden.
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Die Ventilscheibe 24 wird durch eine Platte gebildet, die einen rechteckigen Querschnitt entsprechend der Öffnung des ersten Durchgangs 12 in dem Ventilkasten 16 aufweist. Die Ventilstange 22 ist mit einem im Wesentlichen zentralen Abschnitt der Ventilscheibe 24 verbunden. Ein Dichtring 66 (vgl. 2 und 3) ist durch eine Ringnut in einer Seitenfläche der Ventilscheibe 24, welche dem Ventilsitz 30 zugewandt ist, angebracht. Außerdem liegt bei geschlossenem Ventil, wenn die Ventilscheibe 24 auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt, der Dichtring 66 an dem Ventilsitz 30 an, um dadurch die Verbindung zu dem ersten Durchgang 12 zu blockieren.
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Wie in den 1–5 gezeigt ist, umfasst die Antriebsumwandlungseinheit 26 das Joch 68, das an den anderen Enden der Kolbenstange 54 fixiert ist, und einen Verschiebungsblock 70, der integral mit dem Joch 68 verschoben wird.
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Das Joch 68 besteht beispielsweise aus einem Basisabschnitt 72, welcher senkrecht zu den Achsen der Kolbenstangen 54 angeordnet ist, und zwei Nockenrahmen 74, die in aufrecht stehender Weise senkrecht zu dem Basisabschnitt 72 aufgerichtet sind. Die Kolbenstangen 54 des Paares von Fluiddruckzylindern 48a, 48b sind mit entsprechenden gegenüberliegenden Enden des Basisabschnitts 72 verbunden. Dementsprechend wird das Joch 68 integral mitverschoben, wenn die Kolbenstangen 54 aufgrund der Zufuhr eines Druckfluides zu den Zylinderrohren 50 zusammen mit den Kolben 52 verschoben werden.
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Wie in den 4 und 5 gezeigt ist, umfasst jeder der Nockenrahmen 74 eine Führungsnut 76, die sich in einer Längsrichtung erstreckt, und ein Paar von Nockennuten 78a, 78b, die im Wesentlichen parallel zu der Führungsnut 76 ausgebildet sind und die voneinander einen festgelegten Abstand entlang der Längsrichtung aufweisen. Die Nockennuten 78a, 78b sind so geneigt, dass ihre oberen Abschnitte in Richtungen weg von dem Ventilsitz 30 orientiert sind.
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Die Ventilstange 22 ist in einen im Wesentlichen zentralen Abschnitt des Verschiebungsblocks 70 eingesetzt und integral hiermit verbunden. Eine Feder 80 in Form einer Spulenfeder ist beispielsweise zwischen dem Joch 68 und dem unteren Ende des Verschiebungsblocks 70 angeordnet. Eine Rückstellkraft der Feder 80 drängt das Joch 68 und den Verschiebungsblock 70 in Richtungen (der Richtung des Pfeils A bzw. der Richtung des Pfeils B), in welchen sie sich voneinander entfernen.
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Außerdem sind zwei Paare von Nockenwalzen 82a, 82b vorgesehen und drehbar gehalten, wobei sie von gegenüberliegenden Seitenflächen des Verschiebungsblockes 70 nach außen vorstehen. Die Nockenwalzen 82a, 82b sind außerdem jeweils in die Nockennuten 78a bzw. 78b des Joches 68 eingesetzt. Gleichzeitig sind die Stopperwalzen 84, die koaxial zu den weiter weg von dem Basisabschnitt 72 liegenden Nockenwalzen 82a vorgesehen sind, durch die Nockennuten 78a und in die zurückgesetzten Nuten 60 der Zylinderrohre 50 eingesetzt. Die Stopperwalzen 84 weisen einen Durchmesser auf, der kleiner ist als der der Nockenwalzen 82a.
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Wenn der Verschiebungsblock 70 zusammen mit dem Joch 68 durch Antreiben des Zylinderabschnitts 20 angehoben wird, wird außerdem das Joch 68 unter der Führung durch die Führungswalzen 58a, 58b der Zylinderrohre 50, welche in die Führungsnuten 76 eingesetzt sind, in einer vertikalen Richtung (der Richtung des Pfeils B) verschoben. Außerdem bewegen sich die Stopperwalzen 84 in die horizontalen Nutenabschnitte 62 an den oberen Enden der zurückgesetzten Nuten 60, woraufhin sich die Stopperwalzen 84 in horizontaler Richtung bewegen. Hierdurch werden aufgrund der Wirkung des Verschiebungsblocks 70 die Ventilstange 22 und die Ventilscheibe 24 in horizontaler Richtung zu der Seite des Ventilsitzes 30 (in der Richtung des Pfeils C1 in den 2 und 3) bewegt.
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Das Schieberventil 10 gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung ist im Wesentlichen wie oben beschrieben aufgebaut. Als nächstes werden die Betriebsweise und Vorteile des Schieberventils 10 erläutert. In der nachfolgenden Beschreibung wird der in 6 gezeigte Zustand, in welchem die beiden (das Paar von) Kolben 52 des Zylinderabschnitts 20 nach unten (in der Richtung des Pfeils A) bewegt sind, und in welchen, wie in den 6 und 7 gezeigt ist, die Ventilscheibe 24 nach unten in das Innere des Ventilkastens 16 verschoben ist, so dass eine Verbindung zwischen dem ersten Durchgang 12 und dem zweiten Durchgang 14 hergestellt wird (Ventil geöffnet), als ein Ursprungszustand behandelt.
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Zunächst werden in dem Ursprungszustand durch die Zufuhr eines Druckfluides von einer nicht dargestellten Druckfluidzufuhrquelle zu einem Anschluss die Kolben 52 durch das Druckfluid, das in das Innere der Zylinderrohre 50 eingeführt wird, unter Druck gesetzt und nach oben verschoben (in der Richtung des Pfeiles B).
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Mit der Verschiebung der Kolben 52 heben sich das Joch 68 und der Verschiebungsblock 70 integral an, und auch die Ventilstange 22 und die Ventilscheibe 24 werden gleichzeitig angehoben. Da zu dieser Zeit die Führungsnuten 76 in Eingriff mit den Führungswalzen 58a, 58b des Zylinderabschnitts 20 stehen, wird das Joch 68 vertikal nach oben geführt und das Paar von Nockenwalzen 82a, 82b verschiebt sich jeweils, wobei sie in einem Zustand der Anlage an oberen Enden der Nockennuten 87a, 87b verbleiben.
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Außerdem bewegen sich die Stopperwalzen 84 des Verschiebungsblocks 70 zu den oberen Enden der zurückgesetzten Nuten 60 und erreichen ihre Endpositionen, woraufhin eine weiter ansteigende Bewegung der Walzen verhindert wird. Wie in 8 gezeigt ist, ist die Ventilscheibe 24 so positioniert, dass sie dem ersten Durchgang 12 und dem Ventilsitz 30 im Inneren des Ventilkastens 16 zugewandt ist. Da in diesem Fall die Rückstellkraft der Feder 80 größer ist als die Presskraft von dem Joch 68, wird die Feder 80 durch das Joch 68 nicht zusammengedrückt, und das Joch 68 und der Verschiebungsblock 70 werden gemeinsam verschoben, ohne dass sie relativ zueinander verschoben werden.
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Da zu dieser Zeit die Ventilscheibe 24 noch nicht auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt und ein Ventil-geschlossen-Zustand noch nicht erreicht ist, bleiben der erste Durchgang 12 und zweite Durchgang 14 in dem Ventilkasten 16 in einem Zustand, in dem sie durch einen schmalen Spalt verbunden sind.
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Aus dem Zustand gemäß 8, in welchem die Ventilscheibe 24 so positioniert ist, dass sie dem Ventilsitz 30 zugewandt ist, wird weiterhin Druckfluid den Zylinderrohren 50 zugeführt. Bei weiterem Ansteigen der Kolben 52 wird dementsprechend das Joch 68 durch die Kolbenstangen 54 nach oben (in der Richtung des Pfeils B) gezogen. Da zu dieser Zeit die Stopperwalzen 84 des Verschiebungsblocks 70 an den oberen Enden der zurückgesetzten Nuten 60 angreifen ohne sich zu bewegen, wird lediglich das Joch 68 nach oben verschoben, wobei die Feder 80 zusammengepresst wird. Anders ausgedrückt wird das Joch 68 relativ zu dem Verschiebungsblock 70 verschoben.
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Verbunden mit dem Ansteigen des Joches 68 bewegen sich außerdem die Stopperwalzen 84 in den horizontalen Nutenabschnitten 62 der zurückgesetzten Nuten 60, wodurch sich der Verschiebungsblock 70 in einer Richtung (der Richtung des Pfeils C1) senkrecht zu der Achse bewegt, d.h. er bewegt sich in horizontaler Richtung und nähert sich der Seite des Ventilsitzes 30 an. Die Ventilstange 22, die in dem Verschiebungsblock 70 gehalten wird, und die Ventilscheibe 24 bewegen sich integral in einer horizontalen Richtung. Wie in den 2 und 3 gezeigt ist, wird hierdurch die Ventilscheibe 24 auf dem Ventilsitz 30 aufgesetzt, wobei der Dichtring 66 zusammengedrückt wird, und ein Ventil-geschlossen-Zustand wird hergestellt, in welchem der erste Durchgang 12 des Ventilkastens 16 verschlossen ist.
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In der einen Bearbeitungskammer S1, zu der der erste Durchgang 12 geschlossen ist, kann dementsprechend ein Bearbeitungsschritt an einem Werkstück, beispielsweise an einem Halbleiterwafer oder dergleichen, durchgeführt werden.
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Als nächstes wird in dem Fall eines geöffneten Ventils (Ventil-offen-Zustand), wenn die Ventilscheibe 24 von dem Ventilsitz 30 abgehoben ist und der erste Durchgang 12 und der zweite Durchgang 14 wieder durch den Aufnahmeraum 28 in Verbindung miteinander gebracht sind, durch einen Schaltvorgang eines nicht dargestellten Schaltmittels Druckfluid von einem anderen Anschluss in das Innere der Zylinderrohre 50 des Zylinderabschnitts 20 eingeführt. Damit werden die Kolben 52 abgesenkt, und die Kolbenstangen 54, die mit den Kolben 52 verbunden sind, und das Joch 68 werden integral mit den Kolben 52 abgesenkt. Dementsprechend wird ein Zustand hergestellt, in welchem sich die Feder 80 ausdehnt und die Stopperwalzen 84 sich von den horizontalen Nutenabschnitten 62 wegbewegen, und die Nockenwalzen 82a, 82b jeweils an den oberen Enden der Nockennuten 78a bzw. 78b anliegen. Verbunden mit diesen Vorgängen bewegt sich die Ventilscheibe 24 horizontal zusammen mit der Ventilstange 22 in eine Richtung (der Richtung des Pfeils C2) weg von dem Ventilsitz 30. Durch Abheben der Ventilscheibe 24 von dem Ventilsitz 30 wird der blockierte Zustand des ersten Durchgangs 12 aufgehoben.
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Durch weitere Zufuhr des Druckfluides in die Zylinderrohre 50 und Absenken der Kolben 52 werden außerdem das Joch 68, der Verschiebungsblock 70, die Ventilstange 22 und die Ventilscheibe 24 zusammen mit den Kolbenstangen 54 abgesenkt und der Ursprungszustand, d.h. der Ventil-offen-Zustand, wird wiederhergestellt, in dem die Ventilscheibe 24 abgesenkt und von der Position, in welcher sie dem ersten Durchgang 12 in dem Ventilkasten 16 zugewandt ist, wegbewegt wird (vergleiche 6 und 7).
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Dementsprechend wird ein Zustand hergestellt, in dem der erste Durchgang 12 und der zweite Durchgang 14 miteinander in dem Ventilkasten 16 in Verbindung stehen. Das Werkstück, beispielsweise ein nicht dargestellter Halbleiterwafer oder dergleichen, kann durch den ersten Durchgang 12 bewegt werden. Somit wird beispielsweise ein Werkstück, an dem in der ersten Bearbeitungskammer S1 ein Bearbeitungsschritt vorgenommen wurde, aus dem ersten Durchgang 12 durch den Aufnahmeraum 28 und den zweiten Durchgang 14 und in die Bearbeitungskammer S2 bewegt, in welcher ein weiterer Bearbeitungsschritt an dem Werkstück vorgenommen wird.
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Außerdem kann in einem Ventil-geschlossen-Zustand, in welchem das Werkstück in der oben beschriebenen Weise in die andere Bearbeitungskammer S2 bewegt wurde und die Ventilscheibe 24 wieder auf dem Ventilsitz 30 aufgesetzt wurde, eine Situation auftreten, in welcher die eine Bearbeitungskammer S1 auf Umgebungsdruck gehalten wird, während die andere Bearbeitungskammer S2, die mit der Rückseite des Ventilkastens 16 verbunden ist, auf einem Vakuumdruck gehalten wird. Da in diesem Fall der Aufnahmeraum 28 des Ventilkastens 16 durch den zweiten Durchgang 14 mit der zweiten Bearbeitungskammer S2 in Verbindung steht, wird auch das Innere des Aufnahmeraumes 28 auf dem gleichen Vakuumdruck gehalten, und zwischen der einen Bearbeitungskammer S1 und dem Aufnahmeraum 28 tritt über die Ventilscheibe 24 eine Druckdifferenz auf.
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Da bei der vorliegenden Erfindung das Innere des Aufnahmeraums 28 und der Ausgleichsraum 32 durch die Ausgleichsöffnung 38 in Verbindung miteinander gebracht sind, kann der Vakuumdruck im Inneren des Ausgleichraumes 32 gleich dem in dem Aufnahmeraum 28 gemacht werden. Anders ausgedrückt können die jeweiligen Drücke in dem Ausgleichsraum 32 und dem Aufnahmeraum 28 ausgeglichen werden. Daher werden in dem Ventilkasten 16 die auf die Außenwandfläche und die Innenwandfläche der einen Seitenwand 16a aufgebrachten Drücke gleich, so dass auch in einem Zustand, in dem der Aufnahmeraum 28 des Ventilkastens 16 unter Unterdruck gesetzt ist, während die an die eine Seitenwand 16a des Ventilkastens 16 angrenzende eine Bearbeitungskammer S1 auf Umgebungsdruck gehalten wird, keine durch eine Druckdifferenz bewirkte Lasten auf die inneren und äußeren Seiten der einen Seitenwand 16a aufgebracht werden.
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Als Folge hiervon kann eine Deformation der einen Seitenwand 16a in dem Ventilkasten 16 durch Druckunterschiede verhindert werden. Da eine Deformation des Ventilsitzes 30, der in der einen Seitenwand 16a ausgebildet ist, vermieden wird, werden außerdem auch bei geschlossenem Ventil, wenn die Ventilscheibe 24 auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt, keine Lücken oder Spalte durch eine solche Deformation zwischen der Ventilscheibe 24 und dem Ventilsitz 30 erzeugt. Somit kann der Verbindungszustand zu dem ersten Durchgang 12 durch die Ventilscheibe 24 zuverlässig und stabil blockiert werden.
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In der oben beschriebenen Weise werden gemäß der vorliegenden Ausführungsform der Ausgleichsraum 32, der mit einer festgelegten Tiefe an der einen Seitenwand 16a des Ventilkastens 16, welche der einen Bearbeitungskammer S1 zugewandt ist, zurückgesetzt ist, und die Ausgleichsöffnung 38, die eine Verbindung zwischen dem Ausgleichsraum 32 und dem Aufnahmeraum 28 herstellt, vorgesehen. Außerdem ist bei einer solchen Gestaltung die Außenseite des ersten Durchgangs 12 in dem Ausgleichsraum 32 von dem ersten Dichtelement 34 umgeben, und die Außenkante des Ausgleichraums 32 wird von dem zweiten Dichtelement 36 umgeben.
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Dementsprechend werden bei geschlossenem Ventil, wenn die Ventilscheibe 24 auf dem Ventilsitz 30 aufsitzt, auch dann, wenn sich zwischen dem Aufnahmeraum 28 und der einen Bearbeitungskammer S2 ein Druckunterschied entwickelt, die Drücke auf der Innenseite und der Außenseite der einen Seitenwand 16a in dem Ventilkasten 16 ausgeglichen oder auf den gleichen Druck eingestellt, indem durch die Ausgleichsöffnung 38 eine Verbindung zwischen dem Aufnahmeraum 28 und dem Ausgleichsraum 32 ermöglicht wird.
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Ohne Erhöhung des Gewichtes des Ventilkastens 16 kann somit eine Deformation der einen Seitenwand 16a in dem Ventilkasten 16 durch Druckunterschiede zuverlässig verhindert werden. Da eine Deformation des Ventilsitzes 30, der in der einen Seitenwand 16a ausgebildet ist, nicht auftritt, kann außerdem die Ventilscheibe 24, die eine flache Form aufweist, zuverlässig und stabil auf dem Ventilsitz 30 aufgesetzt werden und die Abdichtung der Ventilscheibe 24 kann gewährleistet werden.
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Da außerdem in dem Ausgleichsraum 32 die Verbindung zu dem ersten Durchgang 12 durch das erste Dichtelement 34 blockiert wird, wodurch eine Verbindung zwischen dem Ausgleichsraum 32 und dem ersten Durchgang 12 verhindert wird, wird außerdem eine Verbindung zwischen der einen Bearbeitungskammer S1 und dem Aufnahmeraum 28 durch den Ausgleichsraum 32 und ein Druckausgleich dazwischen verhindert.
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ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur
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