JP2008281034A - 揺動形ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】揺動形のゲートバルブにおけるバルブプレートを揺動させるための揺動装置を、構造が簡単で耐久性に勝れると共にハウジングに省スペース的に付設することができるようにする。
【解決手段】バルブプレート２を揺動させる揺動装置８を、ハウジング１の側面に配設されたアクチュエータ２８と、該アクチュエータ２８から延出して先端部が上記ハウジング１の内部に進入し、上記アクチュエータ２８でバルブプレート２と平行な方向に直線的に往復駆動される操作ロッド３３と、上記バルブプレート２に形成されたカム溝３８と、上記操作ロッド３３に取り付けられて該カム溝３８内に変位自在なるように嵌合し、該カム溝３８と協同して上記操作ロッド３３の直線運動をバルブプレート２の揺動運動に変換するカム軸３９とで構成する。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体製造装置などにおける真空チャンバと排気ポンプとの間に設置されてガス流路を開閉するゲートバルブに関するものであり、さらに詳しくは、ハウジングの内部に収容したバルブプレートを揺動させて上記ガス流路を開閉するように構成された揺動形のゲートバルブに関するものである。

ハウジングの内部に収容したバルブプレートを揺動させてガス流路を開閉するように構成された揺動形のゲートバルブは、特許文献１又は特許文献２に記載されているように従来より公知である。この従来のゲートバルブは、上記ハウジングに回転自在に支持された揺動軸にバルブプレートの端部を固定し、この揺動軸をモーターやエアシリンダ等のアクチュエータで軸線の回りに一定角度往復回転させることにより、上記バルブプレートを、ガス流路を閉鎖する閉位置とガス流路を開放する開位置とに揺動させるように構成されている。

ところが、上記従来のゲートバルブは、アクチュエータで揺動軸を回転させて上記バルブプレートを揺動させる構成であるため、該バルブプレートと上記揺動軸とが回転方向に強固に結合されている必要がある。このため、例えば、上記揺動軸と取付孔とを一部に平面部を有する非円形に形成したうえで、更にそれらをボルトで固定するなどの構成を採用しており、結合のための構成が複雑であった。また、揺動時に上記揺動軸とバルブプレートとの結合部分に回転方向の大きな力が作用するため、上記揺動軸及び取付孔の平面部やボルト等が変形したり破損したりし易いという問題もあった。更に、上記アクチュエータや該アクチュエータと上記揺動軸とを結ぶ駆動機構等をハウジングの上面に取り付けているため、大きな設置スペースを必要とするという問題もあった。
特開平９−２１０２２２号公報 特開２００２−２９５６９５号公報

上述した従来の問題点に鑑み、本発明の目的は、揺動形のゲートバルブにおいて、バルブプレートを揺動させるための揺動装置を、構造が簡単で耐久性に勝れ、しかもハウジングに省スペース的に付設することができるように構成することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、ガス通路を有する主ハウジング部分と、この主ハウジング部分に隣接する収納ハウジング部分とからなるハウジング；該ハウジングの内部に揺動軸を支点として揺動自在に配設され、上記ガス通路を閉鎖するときは上記主ハウジング部分の内部に位置し、上記ガス通路を開放するときは上記収納ハウジング部分の内部に位置するバルブプレート；該バルブプレートを揺動させる揺動装置；を有し、この揺動装置が、上記ハウジングの側面に配設されたアクチュエータと、該アクチュエータから延出して上記ハウジングの内部に進入し、このアクチュエータによって上記揺動軸と直交する方向に直線的に往復駆動される操作ロッドと、上記バルブプレートに形成されたカム溝と、上記操作ロッドに取り付けられて該カム溝内に変位自在なるように嵌合し、該カム溝と協同して上記操作ロッドの直線運動をバルブプレートの揺動運動に変換するカム軸とからなることを特徴とする揺動形ゲートバルブが提供される。

本発明においては、上記カム軸が操作ロッドの軸線上の位置に配設されていて、該操作ロッドと共に上記軸線に沿って直線的に往復駆動されるように構成されていることが望ましい。
また、本発明において好ましくは、上記操作ロッドが、２つの分枝を有する二股状の分岐部を先端に有し、この分岐部における２つの分枝間に上記バルブプレートが介在しており、また、上記カム溝がこのバルブプレートを貫通すると共に、上記カム軸がこのカム溝を貫通し、該カム軸の両端が上記２つの分枝に支持されていることである。

更に、本発明においては、上記バルブプレートが、上記ガス通路を開閉するための弁シールを有する主体部と、該主体部から側方に延出する延出部とを有していて、該延出部の先端部寄りの位置に上記揺動軸が配設されると共に、該延出部における揺動軸よりも主体部側に寄った位置に上記カム溝が形成されていても良い。

本発明によれば、アクチュエータで駆動される操作ロッドとガス通路を開閉するバルブプレートとを、ハウジングの内部においてカム溝とカム軸とで直接連結し、上記操作ロッドをアクチュエータで直線的に往復動させるだけで、上記カム溝とカム軸との協同作用によって上記バルブプレートが開位置と閉位置との間を揺動するように構成したので、揺動軸を回転させてバルブプレートを揺動させる従来のゲートバルブに比べ、揺動装置の構造が簡単であると共に耐久性にも勝れ、しかも該揺動装置をハウジングに省スペース的に付設することができるという利点がある。

図１及び図２には本発明に係る揺動形ゲートバルブの一実施形態が示されている。このゲートバルブは、例えば半導体製造装置における真空チャンバと排気ポンプとの間に設置され、これらの真空チャンバと排気ポンプとを結ぶガス通路３を、ハウジング１の内部に収容された円盤形のバルブプレート２を揺動操作して開閉するものである。

上記ハウジング１は、アルミニウム合金やステンレス等の金属素材からなるもので、円形孔状の上記ガス通路３が開口する主ハウジング部分４と、この主ハウジング部分４に隣接して位置し、上記ガス通路３の開放時に上記バルブプレート２を収納しておくための収納ハウジング部分５とからなっている。これらの主ハウジング部分４と収納ハウジング部分５とは、互いに一体に形成しても良いが、図示したように別々の部品として形成し、それらをボルト止めによって相互に連結しても良い。
上記ハウジング１の内部には、上記バルブプレート２を収容するための収容室６が、両ハウジング部分４，５に跨って延在し、この収容室６の内部に上記バルブプレート２が、その一端の揺動軸７を中心にして両ハウジング部分４，５の間を揺動自在、かつ上記ガス通路３の軸線Ｌ１に沿う方向に変位自在なるように収容されている。このバルブプレート２の揺動操作は、揺動装置８によって行われる。

上記主ハウジング部分４は、上記収容室６の一側面（図２の上面）を覆う実質的に平らな内外面を有する第１側壁部４ａと、他側面（図２の下面）を覆う実質的に平らな内外面を有する第２側壁部４ｂと、該収容室６の外周の上記収納ハウジング部分５に連通する部分を除いたその他の部分を取り囲む周壁部４ｃとを有し、上記両側壁部４ａ，４ｂに、上記ガス通路３を形成する円形の通路孔３ａ，３ｂが互いに同心状に形成されている。

上記第１側壁部４ａの外面には、上記通路孔３ａの外周を取り囲む環状のシリンダ室１１が形成されると共に、このシリンダ室１１の開口部を気密に覆う環状のフランジ１２が取り付けられ、上記シリンダ室１１内には、環状のリングピストン１３が、上記通路孔３ａ，３ｂの軸線Ｌ１方向に変位自在なるように収容されている。また、上記リングピストン１３の両側には、押圧用と引上用の２つの圧力室１４ａ，１４ｂが形成され、これらの圧力室１４ａ，１４ｂに図示しないエア源から圧力エアを交互に給排することにより、該リングピストン１３が図２の上下方向に往復駆動されるようになっている。

上記リングピストン１３は、上記第１側壁部４ａを貫通して上記収容室６内に突出する複数のピストン軸１５ａ，１５ｂを有し、これらのピストン軸１５ａ，１５ｂで上記バルブプレート２を押し引きしてガス通路３の軸線方向に変位させることにより、該バルブプレート２で上記ガス通路３を閉鎖したり、その閉鎖を解除して該バルブプレート２を収納ハウジング部分５の内部に移動できる状態にするものである。このため、一部のピストン軸１５ａの先端には、上記バルブプレート２を引き上げるための顎部１６が形成されている。図示した例では４つのピストン軸１５ａ，１５ｂが円周方向に等間隔で設けられていて、相対する位置にある２つの第１ピストン軸１５ａの先端に上記顎部１６が形成されている。従って、その他の位置にある２つの第２ピストン軸１５ｂの先端には顎部１６が形成されていないことになる。図中の符号１７で示す部材は、上記リングピストン１３及びピストン軸１５ａ，１５ｂの外周をシールするシール部材である。

これに対し、上記バルブプレート２には、上記第１ピストン軸１５ａが嵌合可能な溝幅の狭い軸嵌合溝１８ａと、上記顎部１６が嵌合、係止可能な溝幅の広い顎係止溝１８ｂとが、該バルブプレート２の端部から上下連なった状態で細長く切り込まれている。
そして、上記バルブプレート２が、収納ハウジング部分５内の開位置（図１の鎖線の位置）から主ハウジング部分４内の閉位置（図１の実線の位置）に移動すると、図２及び図３から分かるように、上記軸嵌合溝１８ａ及び顎係止溝１８ｂ内に第１ピストン軸１５ａ及び顎部１６がそれぞれ嵌合する。このとき上記第２ピストン軸１５ｂは、その先端がバルブプレート２の上面と向かい合っている。

この状態で、上記押圧用圧力室１４ａ内にエアが供給されると共に引上用圧力室１４ｂが大気に開放されると、上記リングピストン１３が下降し、第１ピストン軸１５ａの顎部１６が顎係止溝１８ｂの溝底１８ｃを押圧すると共に、第２ピストン軸１５ｂがバルブプレート２の上面を押圧するため、該バルブプレート２が押し下げられ、該バルブプレート２の下面に取り付けられた環状の弁シール１９がハウジング１の弁シート部２０に押し付けられて上記ガス通路３が閉鎖される。
また、上記引上用圧力室１４ｂ内にエアが供給されると共に押圧用圧力室１４ａが大気に開放されると、図２及び図３に示すように、上記リングピストン１３が上昇し、第１ピストン軸１５ａの先端の顎部１６が顎係止溝１８ｂの溝縁１８ｄに係止してバルブプレート２を引き上げるため、上記弁シール１９が弁シート部２０から離れてガス通路３の閉鎖が解除され、該バルブプレート２は収納ハウジング部分５へ向けての移動が可能な状態になる。

上記バルブプレート２は、上記ガス通路３を開閉するための主体部２ａと、この主体部２ａから側方に向けて延出する延出部２ｂとを一体に有するもので、上記主体部２ａに上記弁シール１９と軸嵌合溝１８ａ及び顎係止溝１８ｂとが設けられ、上記延出部２ｂの先端部寄りの位置に、円柱状をした上記揺動軸７が固定的に取り付けられている。図４からも分かるように、この揺動軸７の両端は、上記主ハウジング部分４の両側壁部４ａ，４ｂに、シール部材２６を介して自身の軸線を中心に回転自在かつ軸線方向に変位自在なるように支持されている。また、この揺動軸７の下端部は中空部２３になっていて、この中空部２３の奥壁２３ａとバルブプレート２に取り付けられたばね座２４との間に浮上用ばねが２５介設され、この浮上用ばね２５によって上記揺動軸７（従ってバルブプレート２）が、上記弁シール１９を弁シート部２０から離間させる方向に常時付勢されている。

上記揺動装置８は、図１、図５及び図６から分かるように、上記ハウジング１の側面に取り付けられた直線作動形のアクチュエータ２８と、該アクチュエータ２８の直線運動をバルブプレート２の揺動運動に変換する変換機構２９とで構成されている。
上記アクチュエータ２８はエアシリンダにより構成されている。このエアシリンダは、シリンダチューブ３１の内部に摺動自在に収容されたピストン３２と、該ピストン３２に連結された操作ロッド３３と、上記ピストン３２の両側に形成された第１及び第２の２つの圧力室３４ａ，３４ｂとを有している。上記操作ロッド３３は、上記ハウジング１の周壁部４ｃをシール部材３５を介して気密にかつ摺動自在に貫通し、先端部が上記ハウジング１の内部に進入している。そして、ポート３６ａ，３６ｂを通じて上記２つの圧力室３４ａ，３４ｂに図示しないエア源から圧力エアを交互に給排し、上記ピストン３２を駆動することにより、上記操作ロッド３３が、該操作ロッド３３の軸線Ｌ２の方向、即ち上記軸７と直交する方向に、直線的に往復駆動されるようになっている。この方向はまた、上記バルブプレート２と平行な方向でもある。

また、上記変換機構２９は、上記バルブプレート２に形成されたカム溝３８と、上記操作ロッド３３に取り付けられて該カム溝３８内に変位自在なるように嵌合するカム軸３９とからなるもので、ハウジング１の内部において上記バルブプレート２と操作ロッド３３とを直接連結している。
上記カム溝３８は、上記バルブプレート２における延出部２ｂの、上記揺動軸７よりも主体部２ａ側に寄った位置に、該揺動軸７側から主体部２ａ側に向けて細長く延在するように形成され、上記バルブプレート２を上下に貫通している。

一方、上記操作ロッド３３の先端には、２つの分枝４０ａ，４０ａを有する二股状の分岐部４０が形成されていて、この分岐部４０における２つの分枝４０ａ，４０ａ間に上記バルブプレート２の延出部２ｂが介在し、これら２つの分枝４０ａ，４０ａに上記カム軸３９の両端が支持されている。従って、このカム軸３９は、上記カム溝３８を上下方向に貫通すると共に、上記操作ロッド３３の軸線Ｌ２上の位置に該軸線Ｌ２と直交する向きに取り付けられていて、該操作ロッド３３と共に上記軸線Ｌ２に沿って直線的に往復動することになる。該カム軸３９の外周には、金属や合成樹脂等の硬質素材からなる筒状のブッシュ４１が回転自在に取り付けられ、このブッシュ４１が上記カム溝３８の溝縁に当接するようになっている。

上記揺動装置８はこのように構成されているから、上記バルブプレート２が図１に実線で示す閉位置にあって、図２に示すようにリングピストン１３が上昇することにより弁シール１９が弁シート部２０から離れ、ガス通路３の閉鎖が解除されている状態で、上記第１圧力室３４ａに圧力エアが供給されると共に第２圧力室３４ｂが大気に開放されると、上記ピストン３２及び操作ロッド３３が該操作ロッド３３の軸線Ｌ２に沿って真っ直ぐに前進し、該操作ロッド３３のカム軸３９のブッシュ４１がカム溝３８の溝縁に当接、係止してバルブプレート２を収納ハウジング部分５側に向けて押し動かす。このため該バルブプレート２は、揺動軸７を支点として回動し、図１に鎖線で示す開位置に移動する。このとき上記カム軸３９は、上記カム溝３８の変位に伴い、ブッシュ４１が該カム溝３８の溝縁に当接して回転しながら、該カム溝３８内を揺動軸７側の第１端３８ａから主体部２ａ側の第２端３８ｂに向けて相対的に移動する。

また、上記バルブプレート２が上記開位置を占めている状態で、第２圧力室３４ｂに圧力エアが供給されると共に第１圧力室３４ａが大気に開放されると、上記ピストン３２及び操作ロッド３３が後退し、カム軸３９がカム溝３８に係止してバルブプレート２を主ハウジング部分４側に向けて引き戻す。このため該バルブプレート２は、上記揺動軸７を支点として回動し、図１に実線で示す閉位置に移動する。このとき上記カム軸３９は、上記カム溝３８の変位に伴って該カム溝３８内を第２端側３８ｂから第１端３８ａ側へと移動する。

そして、バルブプレート２が上記閉位置にある状態で、上記押圧用圧力室１４ａ内にエアを供給して上記リングピストン１３を下降させると、該リングピストン１３の第１ピストン軸１５ａ及び第２ピストン軸１５ｂによってバルブプレート２が第２側壁部４ｂ側に向けて押圧されるため、該バルブプレート２の弁シール１９が弁シート部２０に押し付けられて上記ガス通路３が閉鎖されることになる。

かくして上記揺動装置８は、アクチュエータ２８で駆動される操作ロッド３３の先端部をハウジング１の内部に進入させ、この操作ロッド３３とバルブプレート２とを該ハウジング１の内部においてカム溝３８とカム軸３９とで直接連結し、上記操作ロッド３３をアクチュエータ２８で直線的に往復駆動するだけで、上記カム溝３８とカム軸３９との協同作用によって上記バルブプレート２が揺動されるように構成したので、揺動軸を回転させてバルブプレートを揺動させる従来のゲートバルブに比べ、揺動装置８の構造が簡単であると共に、耐久性にも勝れる。しかも、上記アクチュエータ２８がハウジング１の側面に取り付けられていて、該ハウジング１上下面に突出しないため、該揺動装置８をハウジング１に省スペース的に付設することができるという利点もある。

上記実施形態においては、アクチュエータ２８にエアシリンダを用いているが、電動モータを用いることもできる。電動モータを用いる場合は、例えば、上記操作ロッド３３をねじ棒として該電動モータの出力軸に連結すると共に、カム軸３９を有する分岐部４０にねじ孔を設けてこの分岐部４０を上記操作ロッド３３に螺着し、電動モータでこの操作ロッド３３を往復回転させたとき、上記分岐部４０が、非回転の状態で該操作ロッド３３に沿って軸線方向に直線的に往復移動するように構成すれば良い。

また、図示した例では、上記変換機構２９のカム溝３８及びカム軸３９が、上記延出部２ｂにおける揺動軸７より主体部２ａ側に寄った位置、即ち、揺動軸７と主体部２ａとの間の位置に配設されているが、これらのカム溝３８及びカム軸３９と揺動軸７との配置を逆にし、該カム溝３８及びカム軸３９を、揺動軸７に対して主体部２ａの反対側の位置に配設することもできる。換言すれば、該カム溝３８及びカム軸３９と主体部２ａとの間に揺動軸７が位置することになる。

本発明に係るゲートバルブの一実施形態を示す横断平面図である。 図１の断面図である。 図２の一部の拡大図である。 図２の他部の要部拡大図である。 図１の要部拡大図である。 図５の要部断面図である。

符号の説明

１ ハウジング
２ バルブプレート
２ａ 主体部
２ｂ 延出部
３ ガス通路
４ 主ハウジング部分
５ 収納ハウジング部分
７ 揺動軸
８ 揺動装置
１９ 弁シール
２８ アクチュエータ
３３ 操作ロッド
３８ カム溝
３９ カム軸
４０ 分岐部
４０ａ 分枝
Ｌ２ 操作ロッドの軸線

Claims (4)

1. ガス通路を有する主ハウジング部分と、この主ハウジング部分に隣接する収納ハウジング部分とからなるハウジング；該ハウジングの内部に揺動軸を支点として揺動自在に配設され、上記ガス通路を閉鎖するときは上記主ハウジング部分の内部に位置し、上記ガス通路を開放するときは上記収納ハウジング部分の内部に位置するバルブプレート；該バルブプレートを揺動させる揺動装置；を有し、
   上記揺動装置が、上記ハウジングの側面に配設されたアクチュエータと、このアクチュエータから延出して上記ハウジングの内部に進入し、上記アクチュエータによって上記揺動軸と直交する方向に直線的に往復駆動される操作ロッドと、上記バルブプレートに形成されたカム溝と、上記操作ロッドに取り付けられて該カム溝内に変位自在なるように嵌合し、該カム溝と協同して上記操作ロッドの直線運動をバルブプレートの揺動運動に変換するカム軸と、からなることを特徴とする揺動形ゲートバルブ。
2. 上記カム軸が操作ロッドの軸線上の位置に配設されていて、該操作ロッドと共に上記軸線に沿って直線的に往復駆動されるように構成されていることを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 上記操作ロッドが、２つの分枝を有する二股状の分岐部を先端に有し、この分岐部における２つの分枝間に上記バルブプレートが介在しており、また、上記カム溝がこのバルブプレートを貫通すると共に、上記カム軸がこのカム溝を貫通し、該カム軸の両端が上記２つの分枝に支持されていることを特徴とする請求項１又は２に記載のゲートバルブ。
4. 上記バルブプレートが、上記ガス通路を開閉するための弁シールを有する主体部と、該主体部から側方に延出する延出部とを有していて、該延出部の先端部寄りの位置に上記揺動軸が配設されると共に、該延出部における揺動軸よりも主体部側に寄った位置に上記カム溝が形成されていることを特徴とする請求項１から３の何れかに記載のゲートバルブ。

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