JP2008138744A - Dovetail groove - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、蟻溝に関する。詳しくは、真空装置や配管機器などにおいて、部材同士の接合個所をシールするためのシール材が装着される蟻溝に関する。 The present invention relates to a dovetail groove. Specifically, the present invention relates to a dovetail groove in which a sealing material for sealing a joint portion between members is mounted in a vacuum apparatus or piping equipment.
気密性の要求される部材どうしの接合部分には、シール構造が設けられる。このようなシール構造の1つとして、蟻溝を利用する技術があり、具体的には、一方の部材に蟻溝を設け、該蟻溝にシール材を装着した後、他方の部材と接合し、ボルトなどで固定することが行われる。前記蟻溝としては、例えば、シール材の脱落やはみ出しを抑制するために、断面が略台形状、すなわち、溝開口部から溝底面部へと両溝側面部の幅が広まった形状を有するものが一般的に用いられている。
例えば、特許文献1では、噛み込みや捩れなどの問題を起こし難く、封止機能に優れた蟻溝用シール材が開示されているが、そこで用いられている蟻溝の断面形状は略台形状のものである。シール材の構成を工夫することで、Oリングなどの従来のシール材よりもシール材の捩れなどが抑制されている。
For example, Patent Document 1 discloses a dovetail seal material that does not easily cause problems such as biting and twisting and has an excellent sealing function, but the cross-sectional shape of the dovetail groove used therein is substantially trapezoidal. belongs to. By twisting the configuration of the sealing material, twisting of the sealing material is suppressed as compared with a conventional sealing material such as an O-ring.
前記従来技術のごとくシール材に工夫を施せば、確かにシール材の捩れなどを抑制することができるのであるが、十分な抑制が可能となったとは言い難かった。その理由は以下のとおりである。
すなわち、前記従来の技術では、断面が略台形状の蟻溝へシール材を装着するに際し、前記装着作業の容易性を考慮して、シール材底部の両端間距離が、溝開口幅と同程度か、または、溝開口幅より狭く設計されているのが通常であり、蟻溝が略台形状であるためにシール材底部の両端間距離が蟻溝の底面幅より狭くなってしまうため、押圧時においても、蟻溝の底面付近の側面部ではシール材との間に隙間が生じてしまう。これにより、例えば、押圧時における圧力のかかり方が左右で不均一であると、前記隙間のいずれか一方へとシール材が傾いてしまう事態が生じ、捩れを生じるおそれがあった。かかる捩れが生じた状態でシール材が圧縮されると、シール材が、蟻溝によって磨耗されパーティクルを発生するとともに、破損されて寿命も短くなってしまう。さらに、前記シール材の破損に加えて、応力の低下やバラツキをも生じ、結果としてシール材のシール性低下を招くことにもなる。
If the sealing material is devised as in the prior art, twisting of the sealing material can surely be suppressed, but it is difficult to say that sufficient suppression is possible. The reason is as follows.
That is, in the conventional technology, when mounting the sealing material on the dovetail groove having a substantially trapezoidal cross section, the distance between both ends of the bottom of the sealing material is approximately the same as the groove opening width in consideration of the ease of the mounting operation. Or it is usually designed to be narrower than the groove opening width, and since the dovetail groove is substantially trapezoidal, the distance between both ends of the bottom of the sealing material becomes narrower than the bottom face width of the dovetail groove. Even at this time, a gap is formed between the dovetail groove and the sealing material at the side surface near the bottom surface. As a result, for example, if the pressure applied at the time of pressing is non-uniform on the left and right, there is a possibility that the seal material tilts toward one of the gaps, which may cause twisting. When the sealing material is compressed in such a state where the twist is generated, the sealing material is worn by the dovetail groove to generate particles, and is damaged to shorten the life. Furthermore, in addition to the breakage of the sealing material, there is also a decrease in stress and variations, resulting in a decrease in the sealing performance of the sealing material.
そこで、本発明の解決しようとする課題は、シール材の脱落やはみ出しの抑制という略台形状の蟻溝の利点を損なうことなく、上記のような問題を解決して、捩れを生じず、したがって、前記捩れによるシール材からのパーティクルの発生やシール材のシール性低下を抑制でき、かつ、シール材の長寿命化も実現可能な蟻溝を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the above-mentioned problems without losing the advantage of the substantially trapezoidal dovetail that prevents the seal material from dropping off or protruding, and thus does not cause twisting. It is an object of the present invention to provide a dovetail groove that can suppress generation of particles from the sealing material due to the twist and a decrease in sealing performance of the sealing material, and can realize a long life of the sealing material.
本発明者らは、上記課題を解決するべく鋭意検討を行い、その過程において、シール材に工夫を施し、捩れなどの諸問題を解決しようという従来の考え方から、発想の転換を図り、蟻溝に着目するとともに、様々な構成の蟻溝を試作して、更なる検討を重ねた結果、断面形状において、溝底面部、溝最大幅部、溝側面部を備えた蟻溝を用い、それらの形状や寸法を工夫すれば、シール材の脱落やはみ出しを抑制しつつ、蟻溝の中でのシール材の動きを抑制して捩れを抑制し、蟻溝内とシール材の摩擦を少なくすることにより、シール材の磨耗によるパーティクルの発生やシール性低下を抑制し、シール材の長寿命化を実現できることを見出し、本発明を完成するに至った。 The present inventors have intensively studied to solve the above problems, and in the process, devised the sealing material to change the idea from the conventional idea of solving various problems such as torsion, As a result of making trial manufactures of dovetails of various configurations and repeating further studies, in the cross-sectional shape, dovetails having a groove bottom surface portion, a groove maximum width portion, and a groove side surface portion were used. If the shape and dimensions are devised, the seal material can be prevented from falling off or protruding, and the seal material can be prevented from moving in the dovetail to reduce torsion, thereby reducing friction between the dovetail and the seal material. Thus, it has been found that the generation of particles and the deterioration of sealing performance due to wear of the sealing material can be suppressed, and that the life of the sealing material can be extended, and the present invention has been completed.
すなわち、本発明にかかる蟻溝は、シール材が装着されて互いに接する2部材の接合面間の気密性を保持するために使用される蟻溝であって、断面形状において、蟻溝空間の中間高さ部分に、両溝側面部が溝開口部と溝底面部から幅方向両側へとそれぞれ膨出して形成される溝最大幅部を備え、前記両溝側面部における前記溝最大幅部と溝底面部の間の面が少なくとも押圧状態におけるシール材と接触するよう設計されている、ことを特徴とする。 That is, the dovetail according to the present invention is a dovetail used to maintain the airtightness between the joint surfaces of the two members that are in contact with each other with the sealing material attached, and is in the middle of the dovetail space in the cross-sectional shape. In the height portion, both groove side surfaces are provided with a groove maximum width portion formed by bulging from the groove opening portion and the groove bottom surface to both sides in the width direction, and the groove maximum width portion and the groove in the both groove side surfaces. The surface between the bottom portions is designed to be in contact with at least the sealing material in the pressed state.
本発明によれば、シール材の脱落やはみ出しを抑制しつつ、蟻溝に装着されたシール材の動きを抑制し、捩れを抑制することができ、これに伴い、捩れによるシール材の磨耗が原因で発生するパーティクルやシール性の低下を抑制することができるとともに、シール材の損傷を回避してシール材の長寿命化を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to suppress the movement of the sealing material mounted in the dovetail and suppress the twist while suppressing the dropout and protrusion of the sealing material, and accordingly, the seal material is worn due to the twist. Particles caused by the cause and a decrease in sealing performance can be suppressed, and damage to the sealing material can be avoided to extend the life of the sealing material.
以下、本発明にかかる蟻溝について図面に基づいて詳しく説明するが、本発明の範囲はこれらの説明に拘束されることなく、以下の例示以外についても、本発明の趣旨を損なわない範囲で適宜変更実施し得る。
図1は本発明の一実施形態を示す蟻溝の断面図である。図2は蟻溝の寸法構造を示す模式図である。図3は蟻溝の使用状態の一例を示す断面図である。
本発明にかかる蟻溝10は、図1に示すように、溝開口部11、溝底面部12、溝側面部13を備え、さらに、蟻溝空間の中間高さ部分に溝最大幅部14を備えている。この蟻溝10にシール材20が装着されて使用される。
Hereinafter, the dovetail groove according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings. Changes can be made.
FIG. 1 is a cross-sectional view of a dovetail groove showing an embodiment of the present invention. FIG. 2 is a schematic diagram showing the dimensional structure of the dovetail. FIG. 3 is a cross-sectional view showing an example of the use state of the dovetail.
As shown in FIG. 1, the
前記シール材20の全体形状としては、特に限定されず、例えば、円状、楕円状、トラック形状などが挙げられ、断面形状についても特に限定されない。シール材20の環径や環の配置形状などは蟻溝10の環径や環の配置形状などに適合するよう設計すれば良い。あるいは、蟻溝10の環径や環の配置形状などをシール材20の環径や環の配置形状などに適合するよう設計しても良い。
シール材20として、例えば、断面形状において底辺の両側から斜め上向きに立ち上がる斜辺を有するシール材を用いることができる。図1〜3に示すように、例えば、前記特許文献1に記載されているような、噛み込みや捩れなどが生じ難く、封止機能に優れた断面形状がダルマ形のシール材を用いることができる。この場合において、蟻溝10の両溝側面部13,13における溝最大幅部14と溝底面部12の間の面(以下、底面側両溝側面部という)が前記シール材20の斜辺に対応する斜面になっていると、押圧状態におけるシール材20と蟻溝10の接触面積が大きくなり、シール材20の動きがより一層抑制され、捩れも起こし難くなる。前記シール材20の斜辺や蟻溝10の底面側両溝側面部は、通常左右で傾きが同じであるが、異なっていても構わないし、また、直線状であっても湾曲していても良い。シール材底部21が平坦なもののみならず、シール材底部21の一部に凹みや溝などを備えていても良い。
The overall shape of the sealing
As the
前記シール材20の材料としては、封止機能に要求される弾性変形が可能な弾性材料であれば、天然あるいは合成のゴム材料、弾性樹脂材料などが使用できる。具体的には、封止される環境の条件(流体の種類、温度、圧力などの条件)に応じて適宜選択使用すれば良い。特に限定するわけではないが、例えば、半導体分野で、乾燥用チャンバーの開閉蓋個所に使用される場合、耐アルコール性やクリーン性に優れ、コストも比較的安価なEPDM系ゴムが使用できる。各種プラズマ条件下などの腐食環境では、フッ素ゴムが好ましい。
溝開口部11の幅W1は、シール材底部21の両端間距離W4よりも広く設計されていることが好ましい。シール材20は、図3(a)に示すように、蟻溝10に装着されるが、前記条件を満足することにより、シール材底部21の溝開口部11への挿入をスムーズに行いうる。溝開口部11の縁部に、円弧状のアールや面取りを施しておけば、シール材底部21の溝開口部11への挿入をさらにスムーズに行いうるため、さらに好ましい。また、このことは、シール材20の磨耗を抑制することに繋がり、ひいては、パーティクル発生、シール性低下の抑制や、シール材20の長寿命化にも資することになる。
As a material of the sealing
The width W1 of the
溝底面部12の幅W2が非押圧状態におけるシール材底部21の両端間距離W4に対して1.0〜1.1倍となるよう設計することが好ましい。このように、溝底面部12の幅W2が非押圧状態におけるシール材底部21の両端間距離W4と同程度の寸法であれば、押圧によりシール材20が圧縮された際に、溝底面部12の広い面積範囲でシール材底部21が接触し、優れたシール性とシール材の捩れ抑制が可能となるのみならず、溝底面部12付近における溝側面部13の広い面積範囲でシール材20の側面部を接触させることができるため、蟻溝10中でのシール材20の動きをより一層抑制することができる。
底面側両溝側面部は、少なくとも押圧状態におけるシール材20と接触するよう設計されている。底面側両溝側面部が押圧状態におけるシール材20と接触するよう設計されていれば、非押圧状態におけるシール材20とは接触していても良いし、接触していなくても良い。押圧状態では、開口側と底面側の双方から圧力を受けるため、シール材側面のうち、特に中央付近が外側へ膨れるように大きく変形する。このとき、圧力のかかり方が不均一であると、シール材20はシール材底部21の一端を支点として回転運動を起こそうとする。この場合、従来用いられていた略台形状の蟻溝であると、蟻溝の底面付近の両側面部ではシール材との間に隙間が存在するため、シール材の捩れが生じてしまう。しかし、本発明では、底面側両溝側面部においてシール材20が接触しているので、前記接触部において捩れの原因である回転エネルギーに抵抗する力が作用する。したがって、捩れが抑制されるのである。
It is preferable to design the width W2 of the groove
Both side surfaces of the bottom side grooves are designed to contact at least the sealing
さらに、開口側両溝側面部についても少なくとも押圧状態におけるシール材20と接触するよう設計されていることが好ましい。開口側両溝側面部が、押圧状態におけるシール材20と接触するよう設計されていれば、非押圧状態におけるシール材20とは接触していても良いし、接触していなくても良い。蟻溝10の開口側両溝側面部をこのように設計していれば、両溝側面部13,13の開口側、底面側の両方、すなわち、4個所でシール材20が蟻溝10と接触することになり、蟻溝10中でのシール材20の動きがさらに抑制されるため、より一層捩れが抑制される。
溝側面部13は溝開口部11と溝底面部12から幅方向両側へとそれぞれ膨出して蟻溝空間の中空高さ部分に溝最大幅部14を形成している。このようにして蟻溝空間の中空高さ部分に溝最大幅部14を設け、相対的に溝開口部11および溝底面部12の幅を狭く設計することで、シール材20の脱落やはみ出し、蟻溝10中での動きの抑制が実現できるのである。
Furthermore, it is preferable that both opening side groove side surfaces are designed to contact at least the sealing
The groove
図2(a)に示すように、底面側両溝側面部が溝底面部12からの垂線に対してなす傾斜角度をθ1、図2(b)に示すように、シ−ル材側面部がシール材底部21からの垂線に対してなす傾斜角度をθ2としたときに、非押圧状態において下記条件を満たすことが好ましい。
10°≦θ1≦40°
0°≦θ1−θ2≦10°
前記θ1が10°未満であると、溝開口部11の幅を狭くするか、そのようにしない場合には、図2(a)に示すθ3(開口側両溝側面部が、溝開口部12の左右の縁部を通る直線からの垂線に対してなす傾斜角度)を小さくする必要がある。溝開口部11が狭すぎるとシール材20の装着が困難となり、前記θ3が小さくなるとシール材20が脱落したりはみ出したりしやすくなってしまうおそれがあるため、いずれにしても好ましくない。前記θ1が40°を超えると、シール材20の捩れを十分に抑制できなくなるおそれがあり、θ1が大きいほどその傾向が強くなる。押圧によりシール材20が圧縮された状態でのシール材20と底面側両溝側面部との接触面において、底面側両溝側面部がシール材20に及ぼす反力は、θ1が大きいほど、溝の幅方向への寄与が小さく、逆に前記幅方向と直交する方向への寄与が大きくなるのであり、これにより底面側両溝側面部から受ける反力によってシール材20の幅方向への動きを抑制することが困難となるためである。
As shown in FIG. 2A, the inclination angle formed by the bottom side groove side surfaces with respect to the perpendicular from the groove
10 ° ≦ θ1 ≦ 40 °
0 ° ≦ θ1-θ2 ≦ 10 °
When the angle θ1 is less than 10 °, the width of the
前記θ1と前記θ2の差が0°未満、すなわち、θ2がθ1よりも大きい値となる場合、シール材20を蟻溝10へ装着し難くなる。また、前記θ1と前記θ2の差が10°を超えると、底部側両蟻溝側面部が押圧状態におけるシール材20と接触し難い。このようにθ1とθ2の差は、非押圧状態における蟻溝10に対するシール材20の占有率に影響を与える。装着操作の容易性、シール材20の蟻溝10内における姿勢の安定性、シール材20の弾性、θ2の値などを考慮して、好ましくは上記範囲内でθ1を適宜選択決定すれば良い。
前記溝底面部12から前記溝最大幅部14までの垂直方向の高さH2が溝深さH1の60〜75%の範囲内であることが好ましい。前記H2の溝深さH1全体に占める割合が75%を超えると、前記割合が大きくなるにつれて、開口側両溝側面部の長さが短くなり、溝の断面形状は略逆台形状に近づいていくため、シール材20の脱落やはみ出しを十分に抑制し難くなるおそれがある。H2の溝深さ全体に占める割合が60%未満であると、開口側両溝側面部の長さが長くなるため、前記θ3を小さくするか、溝開口部11の幅W1を狭くする必要があり、前記θ3が小さくなるとシール材20が脱落したりはみ出したりしやすくなってしまい、溝開口部11が狭すぎるとシール材20の装着が困難となってしまうおそれがあるため、いずれにしても好ましくない。
When the difference between θ1 and θ2 is less than 0 °, that is, θ2 is larger than θ1, it is difficult to attach the sealing
The vertical height H2 from the groove
図3(a)に2点鎖線で示すように、シール材20はシール材底部21から蟻溝10に装着される。前述したように、溝開口部11の幅W1をシール材底部21の両端間距離W4よりも広くし、また、溝開口部11の縁部に、円弧状のアールや面取りを施しておけば、非常にスムーズにシール材底部21が溝開口部11を通過する。通常は、シール材20が蟻溝10から脱落したりはみ出したりしないように、シール材20の最大幅部が溝開口部11よりも広く設計されているが、シール材底部21から滑るようにして蟻溝10に挿入していくと、前記シール材20の最大幅部が通過する際においてもシール材20が自然に弾性変形して、ほとんど抵抗を生じることなく、シール材20を蟻溝10に装着することができる。
As shown by a two-dot chain line in FIG. 3A, the sealing
次に、図3(b)に示すように、実際の使用状態では、蟻溝10に装着されたシール材20が相手部材30によって押圧されて前記シール材20が圧縮され、その後、締め付けボルトなど(図示せず)を用いて蟻溝10を備えた部材と相手部材30とが接合一体化される。
上述したとおり、シール材20が相手部材30によって押圧されるとき、まず、シール材上面部22が相手部材30と接触し、溝底面部12側へと押圧されるにしたがって、シール材20が外側へ膨らむように変形する。次に、シール材20の外側への変形により底面側両溝側面部がシール材20と接触する。これにより、シール材20が捩れようとする力に抗する力が前記接触部に生じ、捩れが生じ難くなる。特に、図3(b)では、底面側両溝側面部がシール材20の斜辺に対応する斜面になっており、さらに、開口側両溝側面部がシール材20と接触しているため、シール材20が側面のほぼ全面で蟻溝と接触しており、シール材20が捩れる空間的余裕がほとんど存在しないことが分かる。
Next, as shown in FIG. 3 (b), in an actual use state, the sealing
As described above, when the sealing
このように、シール材の捩れが起き難い本発明にかかる蟻溝は、例えば、半導体・液晶の製造プロセスで使用される処理チャンバーのチャンバー本体と開閉蓋との接合個所に好適に用いられる。また、このような処理チャンバーに設けられる開閉可能なゲート弁の取りつけ部分に用いることもできる。さらに、その他にも、真空装置などの開閉蓋や付属機器の取り付け個所、配管機器の連結個所などにも好適に使用できる。 As described above, the dovetail groove according to the present invention in which twisting of the sealing material is unlikely to occur is suitably used, for example, at a joint between a chamber body and an opening / closing lid of a processing chamber used in a semiconductor / liquid crystal manufacturing process. Moreover, it can also be used for the attachment part of the gate valve which can be opened and closed provided in such a processing chamber. In addition, it can also be suitably used for an opening / closing lid such as a vacuum device, an attachment location of an accessory device, a connection location of piping equipment, and the like.
本発明にかかる蟻溝は、例えば、真空装置や配管機器など、高い気密性が要求される産業分野において、前記装置や機器に用いられる部材同士の接合個所をシールするためのシール材が装着される蟻溝として好適に利用できる。 The dovetail groove according to the present invention is equipped with a sealing material for sealing a joint portion between members used in the apparatus or equipment in an industrial field where high airtightness is required, such as a vacuum apparatus or piping equipment. It can be suitably used as a dovetail.
10 蟻溝
11 溝開口部
12 溝底面部
13 溝側面部
14 溝最大幅部
20 シール材
21 シール材底部
22 シール材上面部
30 相手部材
W1 溝開口幅
W2 溝底面幅
W3 シール材最大幅
W4 シール材底部の両端間距離
H1 溝深さ
H2 溝底面部から溝最大幅部までの垂直高さ
θ1 底面側両溝側面部が溝底面部からの垂線に対してなす傾斜角度
θ2 シール材側面部がシール材底部からの垂線に対してなす傾斜角度
θ3 開口側両溝側面部が、溝開口部の左右の縁部を通る直線からの垂線に対してなす傾斜角度
10
Claims (6)
断面形状において、
蟻溝空間の中間高さ部分に、両溝側面部が溝開口部と溝底面部から幅方向両側へとそれぞれ膨出して形成される溝最大幅部を備え、
前記両溝側面部における前記溝最大幅部と溝底面部の間の面が少なくとも押圧状態におけるシール材と接触するよう設計されている、
ことを特徴とする、蟻溝。 A dovetail groove used to maintain the airtightness between the joint surfaces of the two members that are in contact with each other with the sealing material attached thereto,
In cross-sectional shape,
In the middle height portion of the dovetail space, both groove side surfaces are provided with a groove maximum width portion formed by bulging from the groove opening portion and the groove bottom surface to both sides in the width direction,
The surface between the groove maximum width portion and the groove bottom surface portion in the both groove side surfaces is designed to be in contact with at least a sealing material in a pressed state,
Ant groove characterized by that.
10°≦θ1≦40°
0°≦θ1−θ2≦10° The surface between the groove maximum width portion and the groove bottom surface portion of the both groove side surfaces has an inclination angle θ1 with respect to the perpendicular from the groove bottom surface portion, and both the sealing material side surfaces are perpendicular to the sealing material bottom portion. The dovetail groove according to any one of claims 1 to 3, which satisfies the following condition in a non-pressed state when an inclination angle formed by the arm is θ2.
10 ° ≦ θ1 ≦ 40 °
0 ° ≦ θ1-θ2 ≦ 10 °
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