JP2011085195A - ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】弁板を開口への対向位置と全開位置とに移動させる操作と、これら対向位置及び全開位置で弁板を傾動させて弁シールを弁シート部及び壁面に当接させる操作とを、１つのエアシリンダを使用して行うようにする。
【解決手段】エアシリンダ１１で操作される駆動ベース２０と、弁板６と一体の弁シャフト１０に固定されたレバー部材２１との間に、該駆動ベース２０とレバー部材２１とを変位可能に連結する連結機構２２と、上記レバー部材２１を傾動させるカム機構２３とを介在させると共に、上記レバー部材２１を弁板６の対向位置又は全開位置で停止させるストッパ機構２４を設け、該ストッパ機構２４でレバー部材２１を上記対向位置又は全開位置に停止させたあと、該レバー部材２１を上記カム機構２３で傾動させることにより、上記弁板６を傾斜させて弁シール８を開口４の回りの弁シート部７又は壁面９に押し付けるようにする。
【選択図】図１

Description

本発明は、半導体処理装置における真空チャンバに取り付けられ、該真空チャンバに通じる開口の開閉に使用されるゲートバルブに関するものである。

特許文献１や特許文献２に記載されているように、半導体処理装置においては、真空チャンバに通じる開口の開閉にゲートバルブが使用される。このゲートバルブは、上記開口を開閉する弁板を有していて、この弁板で上記開口を閉鎖するときは、エアシリンダで該弁板を開口と対向する対向位置に移動させたあと、該弁板を傾けて弁シールを開口の回りの弁シート部に押し付け、上記開口を全開にするときは、上記弁シールを弁シート部から離反させたあと、エアシリンダで上記弁板を上記開口と非対向となる全開位置まで移動させてその位置に待機させるようにする。

ところが、弁板が上記全開位置で待機しているとき、該弁板は上記開口が形成された壁と向き合っているが、該弁板と壁面との間に隙間があるため、プロセスガス等の腐食性流体がこの隙間内に流入し、プラズマアタックや析出物の付着等によって弁板の表面、特に弁シールが損傷を受け易い。このため、弁板の清掃や弁シールの交換等を頻繁に行わなければならなかった。

一方、特許文献３には、このような問題を解消することができるゲートバルブが開示されている。このゲートバルブは、弁板が開口と非対向の全開位置に移動したとき、該弁板を傾けることによって弁シールを壁面に押し付け、シール状態にするように構成されている。これにより、弁板及び弁シールの腐食性流体と接触する面積が小さくなるため、プラズマアタックや析出物の付着等によるこれら弁板及び弁シールの損傷を少なくすることができる。

しかし、上記特許文献３に記載のゲートバルブは、弁板を開口の閉鎖位置と全開位置とに移動させる操作と、該弁板を上記閉鎖位置及び全開位置で傾斜させて弁シールを弁シート部及び壁面に押し付ける操作とを、複数（３つ）のエアシリンダを組み合わせて行っているため、構造及び制御系が複雑になるという問題を有している。

特開２０００−３５６２７１号公報 特開２００５−２９１２２１号公報 特許第３５８６６５７号公報

本発明の目的は、弁板を閉鎖位置と全開位置とに移動させる操作と、該弁板を上記閉鎖位置及び全開位置で傾斜させて弁シールを開口の回りの弁シート部及び壁面に押し付ける操作とを、１つのエアシリンダを使用して行うことができる、構造が簡単でエアシリンダのための制御系も簡単なゲートバルブを提供することにある。

上記目的を達成するため、本発明によれば、真空チャンバに通じる開口を開閉する弁板と、該弁板に設けられた弁シールと、該弁板に連結された弁シャフトと、該弁板を開閉操作するエアシリンダと、このエアシリンダと上記弁シャフトとの間に介設された作動機構とを有し、該作動機構を介して上記エアシリンダで弁シャフトを操作することにより、上記弁板を、上記開口に対向する対向位置と、弁シールを上記開口の回りの弁シート部に押し付けて該開口を閉じる閉鎖シール位置と、上記開口と非対向の全開位置と、該全開位置において弁シールを上記開口が形成された壁の壁面に押し付ける開放シール位置とに移行させるゲートバルブ提供される。
上記作動機構は、上記エアシリンダのピストンロッドに取り付けられた駆動ベースと、上記弁シャフトに取り付けられたレバー部材と、該レバー部材と上記駆動ベースとを相対的に変位可能に連結する連結機構と、上記レバー部材を傾動させるカム機構と、上記レバー部材を弁板の上記対向位置又は全開位置で停止させるストッパ機構とを有している。
上記カム機構は、上記駆動ベースに形成されたカム溝と、上記レバー部材に取り付けられたカムフォロアとで形成され、このカムフォロアは、上記カム溝内を、該カム溝の中央に係合する中間係合位置から、上記駆動ベースとレバー部材との相対的な変位によって該カム溝の一端の第１係合位置又は他端の第２係合位置へと移動可能であり、その移動によって上記レバー部材と弁シャフトと弁板とを一体で傾動させる。
また、上記連結機構は、連結テーブルと、該連結テーブルと上記レバー部材との間に介設されたレバースプリングと、該連結テーブルと上記駆動ベースとの間に介設されたガイドスプリングとを有していて、上記カムフォロアが中間係合位置にあるときには上記駆動ベースとレバー部材とを一体状態にし、上記カムフォロアが上記カム溝内を中間係合位置から第１係合位置又は第２係合位置へと移動するときには、上記レバースプリング又はガイドスプリングの変形により上記駆動ベースとレバー部材とを相対的に変位させて該レバー部材の傾動を可能にする。
更に、上記ストッパ機構は、上記レバー部材に設けられた第１当接部材及び第２当接部材と、上記エアシリンダと固定関係にある第１ストッパ及び第２ストッパとを有し、一方の当接部材と一方のストッパとの当接によってレバー部材を上記対向位置で停止させ、他方の当接部材と他方のストッパとの当接によってレバー部材を上記全開位置で停止させるようになっている。

本発明においては、上記駆動ベースにテーブル受けとベースばね受けとが、該駆動ベースの移動方向に間隔をおいて形成され、また、上記レバー部材にレバーばね受けが、上記ベースばね受けを介して上記テーブル受けと反対の位置を占めるように形成されていて、上記テーブル受けとベースばね受けとの間に上記連結テーブルが変位可能に配設され、この連結テーブルと上記レバーばね受けとの間に上記レバースプリングが介設されると共に、上記連結テーブルと上記ベースばね受けとの間に上記ガイドスプリングが介設されている。

本発明において好ましくは、上記連結テーブルのガイドのため、上記テーブル受けとベースばね受けとに、２本の平行なガイドシャフトが該連結テーブルを貫通するように取り付けられ、各ガイドシャフトを取り巻くように２つのコイル状をした上記ガイドスプリングが設けられていることである。

また、本発明においては、上記カムフォロアがカム溝内を中間係合位置から第１係合位置へと移動するとき、上記連結テーブルが駆動ベースに係止してレバースプリングが変形し、上記カムフォロアがカム溝内を中間係合位置から第２係合位置へと移動するとき、上記連結テーブルがレバー部材に係止してガイドスプリングが変形することが望ましい。

本発明の好ましい構成態様では、上記エアシリンダの左右両側に、弁板の両端に連結された２本の弁シャフトと、各弁シャフトに対応する２組の作動機構とが、上記エアシリンダを介して対称に配設されていることである。

本発明のゲートバルブは、エアシリンダで操作される駆動ベースと、弁シャフトに取り付けられたレバー部材との間に、スプリングを用いた連結機構とカム機構とを介在させると共に、レバー部材を弁板の対向位置又は全開位置で停止させるストッパ機構を設けたことにより、弁板を上記対向位置と全開位置とに移動させる操作と、該弁板をこれら対向位置及び全開位置で傾動させて弁シールを開口の回りの弁シート部及び壁面に当接させる操作とを、１つのエアシリンダを使用して行うことができ、この結果、ゲートバルブの構造及びエアシリンダの制御系を簡単なものにすることができる。

本発明の一実施形態を弁箱及び作動部ハウジングを省略して示す中間動作状態での斜視図である。 図１の部分破断正面図である。 図２の右側面図である。 図２のＩＶ−ＩＶ線に沿った断面図である。 弁板が対向位置にある動作状態での右側面図である。 図５と同じ動作状態における図４と同様位置での断面図である。 弁板が閉鎖シール位置にある動作状態での右側面図である。 図７と同じ動作状態における図４と同様位置での断面図である。 弁板が全開位置にある動作状態での右側面図である。 図９と同じ動作状態における図４と同様位置での断面図である。 弁板が開放シール位置にある動作状態での右側面図である。 図１１と同じ動作状態における図４と同様位置での断面図である。

図は本発明に係るゲートバルブの一実施形態を示している。このゲートバルブは、半導体処理装置の真空チャンバ７０（図３参照）に接続されて該真空チャンバ７０に通じる開口４を開閉するもので、該真空チャンバ７０の排気や、該真空チャンバ７０に対する半導体ウエハの出し入れの際などに上記開口４を開閉するものである。このゲートバルブは、図１−図４に示すように、上記真空チャンバ７０に接続される弁箱１と、該弁箱１の下部に接続された作動部ハウジング２とを有している。

上記弁箱１は、四角い箱形をしていて、相対する前後の壁１ａ及び１ｂに上記真空チャンバ７０に通じる横に長い矩形の開口４と開口５とが形成され、該弁箱１の内部に、前方の壁１ａの開口４を開閉する横に長い矩形の弁板６が収容されている。そして、上記前方の壁１ａの内面に、上記開口４を取り囲むように矩形あるいは長円形の弁シート部７が形成され、上記弁板６の前面に、該弁シート部７に当接して上記開口４を閉じる矩形あるいは長円形の弁シール８が装着されている。
また、上記弁板６の上端部には連通穴６ａが形成され、該弁板６が上記開口４を全開にする位置に待機している場合に、この連通穴６ａで上記開口４と開口５とが支障なく連通されるようになっている。しかし、この連通穴６ａは必ずしも必要ではなく、弁板６のこの連通穴６ａが形成されている上端部は無くても構わない。

上記弁板６の左右両端部には、２本の弁シャフト１０の上端が連結され、該弁シャフト１０の下端部は、上記弁箱１の底壁１ｃと作動部ハウジング２の上端のボンネットプレート２ａとを傾動可能なるように貫通し、該作動部ハウジング２の内部にまで延びている。

上記作動部ハウジング２の内部には、単一のエアシリンダ１１と、該エアシリンダ１１と上記２本の弁シャフト１０との間に介設された２組の作動機構１２とが配設され、上記単一のエアシリンダ１１により２組の作動機構１２を介して２本の弁シャフト１０を操作することで、上記弁板６が、上記開口４に対向する対向位置（図５、図６）と、弁シール８を弁シート部７に押し付けて上記開口４を閉鎖する閉鎖シール位置（図７、図８）と、上記開口４と非対向の位置である全開位置（図９、図１０）と、該全開位置において弁シール８を弁箱１の前方の壁１ａの壁面９に押し付ける開放シール位置（図１１、図１２）とを占めるように構成されている。

なお、ゲートバルブの実際の操作において、弁板６で開口４を閉じる場合には、該弁板６が、図１１、図１２の開放シール位置から、図９、図１０の全開位置、図５、図６の対向位置、図７、図８の閉鎖シール位置へと順次動作し、開口４を開放する場合にはこれと逆の順番に動作するが、説明の都合上、本ゲートバルブの構成の説明は、図１−図４に示すように、弁板６が中間動作位置にある場合について説明する。

上記エアシリンダ１１は、角柱状をしたシリンダボデイ１５と、該シリンダボデイ１５の内部のピストン１６と、該ピストン１６に連結されたピストンロッド１７とを有するもので、上記ボンネットプレート２ａの下面にピストンロッド１７が下向きに伸縮する姿勢で垂直に固定され、該エアシリンダ１１の左右両側の位置に、上記２本の弁シャフト１０と２組の作動機構１２とが該エアシリンダ１１を介して対称に配設されている。従って、上記エアシリンダ１１の中心軸線Ｌとゲートバルブの中心軸線とは一致している。

上記作動機構１２は、上記エアシリンダ１１のピストンロッド１７に連結されて該ピストンロッド１７と一緒に移動する駆動ベース２０と、上記弁シャフト１０に固定されて該弁シャフト１０と一緒に移動するレバー部材２１と、該レバー部材２１と上記駆動ベース２０とを相対的に変位可能なるように連結する連結機構２２と、上記レバー部材２１を傾動させるカム機構２３と、上記レバー部材２１を上記弁板６の対向位置又は全開位置に停止させるストッパ機構２４とを有している。

上記駆動ベース２０は、中央部を上記ピストンロッド１７に連結されて左右に均等に延在する１枚のプレート状の部材２０Ａからなるもので、この部材２０Ａの右半部が右側の作動機構１２の駆動ベース２０を形成し、左半部が左側の作動機構１２の駆動ベース２０を形成している。

また、上記レバー部材２１は、Ｕ字形をした１つの部材２１Ａにより形成されていて、この部材２１Ａが、該部材の水平な底板の中央の穴をピストンロッド１７が自由に貫通する状態で、上記駆動ベース２０とボンネットプレート２ａとの間に、上記シリンダボデイ１５の側面に沿って変位するように配設されている。そして、該部材２１Ａの右半部が右側の作動機構１２のレバー部材２１を形成し、左半部が左側の作動機構１２のレバー部材２１を形成している。上記レバー部材２１は、その側面にシャフト取付部２６を有し、このシャフト取付部２６の位置で上記弁シャフト１０の下端にナット２７により固定されている。

上記ボンネットプレート２ａに取り付けられた筒状の支持部材２９と、弁シャフト１０に取り付けられた環状の支持部材３０とに、該弁シャフト１０の一部を取り囲むように伸縮自在のベローズ３１の両端が連結され、このベローズ３１で、上記弁箱１の内部と作動部ハウジング２の内部とが互いに遮断され、弁箱１内のプロセスガスが作動部ハウジング２の内部に流入しないようになっている。

上記カム機構２３を形成するため、上記駆動ベース２０には、その端部から若干内側即ち中心軸線Ｌ側に寄った位置に、上記レバー部材２１の外面に沿って中心軸線Ｌ方向（駆動ベース２０の移動方向）に延びるカム板３４が固定され、該カム板３４に、中央でくの字形に折れ曲がった形のカム溝３５が形成されている。

これに対し、上記レバー部材２１の下端部の外側面には、上記カム溝３５を貫通して上記駆動ベース２０の端部近くまで水平に延びるカムシャフト３６が固定され、このカムシャフト３６の中間位置に、ローラからなるカムフォロア３７が回転自在に取り付けられ、このカムフォロア３７が上記カム溝３５に係合している。このカムフォロア３７は、上記駆動ベース２０とレバー部材２１とが一定の位置関係を保ったまま相対的に変位しない状態（一体状態）を維持しているときには、上記カム溝３５の中央に係合する中間係合位置Ａを占め、上記駆動ベース２０とレバー部材２１とが相対的に変位すると、上記中間係合位置Ａから、カム溝３５の一端の第１係合位置Ｂ又は他端の第２係合位置Ｃへと移動可能である。そして、このカムフォロア３７の移動により、上記カム溝３５の傾斜に沿って、上記レバー部材２１と弁シャフト１０と弁板６とが一体となって傾動し、該弁板６が上記閉鎖シール位置（図８）又は開放シール位置（図１２）を占めるようになっている。

また、上記連結機構２２を構成するため、上記駆動ベース２０の端部にテーブル受け４０が形成されると共に、上記カム板３４の上端部外側面に、プレート状のベースばね受け４１が上記テーブル受け４０と平行に固定され、これらテーブル受け４０とベースばね受け４１との間に、板状をした連結テーブル４２が、２本の平行なガイドシャフト４３に沿って変位可能なるように配設されている。上記ガイドシャフト４３は、中心軸線Ｌと平行に配設されて上下端を上記テーブル受け４０とベースばね受け４１とに固定され、上記連結テーブル４２を貫通している。また、上記連結テーブル４２の上面には、伏せ溝形の係止部材４４が固定され、この係止部材４４の伏せ溝の内部に上記カムシャフト３６の端部が進入している。

一方、上記レバー部材２１のシャフト取付部２６には、レバーばね受け４５が形成され、このレバーばね受け４５は、上記ベースばね受け４１を介して上記テーブル受け４０と反対側の位置を占めている。そして、このレバーばね受け４５と上記連結テーブル４２の係止部材４４との間に、コイル状をした１つのレバースプリング４７が、ベースばね受け４１に形成された穴４１ａを貫通した状態で圧縮状態に介設され、また、上記連結テーブル４２と上記ベースばね受け４１との間に、上記ガイドシャフト４３を取り囲むようにコイル状をした２つのガイドスプリング４８が圧縮状態に介設されている。

上記連結テーブル４２は、普段は上記レバースプリング４７とガイドスプリング４８との付勢力によって駆動ベース２０のテーブル受け４０に押し付けられ、それによって上記駆動ベース２０とレバー部材２１とが、互いに一定の位置関係を保ったまま相対的に変位しない一体状態を維持している。このとき上記カムフォロア３７は、カム溝３５中央の中間係合位置Ａを占めている。また、連結テーブル４２の係止部材４４は、カムシャフト３６に上から接触した状態にあるが、該カムシャフト３６により持ち上げられて連結テーブル４２を上記テーブル受け４０から浮上させるまでには至っていない。

そして、上記駆動ベース２０とレバー部材２１とが、一体状態を維持したままエアシリンダ１１によって上記対向位置又は全開位置に移動し、ストッパ機構２４によってレバー部材２１がその位置に停止したあと、更に駆動ベース２０が移動すると、カム溝３５がカムフォロア３７に対して変位するため、該カムフォロア３７が上記第１係合位置Ｂ又は第２係合位置Ｃへと相対的に移動するようになっている。この場合、駆動ベース２０（カム溝３５）の上方への移動によって上記カムフォロア３７が中間係合位置Ａからカム溝３５下端の第１係合位置Ｂへと移動するときには、上記連結テーブル４２が駆動ベース２０に係止したまま該駆動ベース２０と一体に移動するため、レバースプリング４７が圧縮される。また、駆動ベース２０（カム溝３５）の下方への移動によって上記カムフォロア３７が中間係合位置Ａからカム溝３５上端の第２係合位置Ｃへと移動するときには、上記連結テーブル４２の係止部材４４がカムシャフト３６に係止して該連結テーブル４２がレバー部材２１に係止するため、該連結テーブル４２もその位置に停止し、ガイドスプリング４８が圧縮される。

上記ストッパ機構２４は、レバー部材２１に該レバー部材２１の移動方向に間隔をおいて設けられた第１当接部材５１及び第２当接部材５２と、エアシリンダ１１のシリンダボデイ１５と固定関係をなすように配設された第１ストッパ５３及び第２ストッパ５４とで形成されている。
上記第１当接部材５１及び第２当接部材５２は、ローラにより形成されていて、第１当接部材５１がレバー部材２１の上部側に配設され、第２当接部材５２がレバー部材２１の下部側に配設されている。
これに対し、上記第１ストッパ５３及び第２ストッパ５４は、上記ローラが嵌合できるような凹状をなし、上記第１ストッパ５３がボンネットプレート２ａの下面に設けられ、第２ストッパ５４がシリンダボデイ１５の側面に形成されている。
そして、上記第１当接部材５１が第１ストッパ５３に当接する位置が弁板６の対向位置であり、また、上記第２当接部材５２が第２ストッパ５４に当接する位置が弁板６の全開位置であり、これらの位置で上記レバー部材２１が移動を停止する。

上記駆動ベース２０とレバー部材２１とには、これら駆動ベース２０とレバー部材２１とが一体状態にある場合にレバー部材２１が傾かないようにするための姿勢制御機構２５が設けられている。この姿勢制御機構２５は、上記カム板３４の上端に固定された溝プレート５７と、上記レバー部材２１の側面に取り付けられた係止ピン５８とで形成されている。
上記溝プレート５７には、その上端から下方に向けて係止溝５９が切られ、該係止溝５９の溝幅は、上端部で部分的に狭くなり、それ以外の部分で広くなっている。

上記係止ピン５８は、上記駆動ベース２０とレバー部材２１とが一体状態にある場合に上記係止溝５９の上端の溝幅の狭い部分に係合し、それによって上記レバー部材２１の傾きを防止し、上記駆動ベース２０とレバー部材２１とが相対的に変位すると、上記係止溝５９内を溝幅の広い部分に移動したり該係止溝５９から外れたりすることによって上記レバー部材２１の傾きを許容する。即ち、駆動ベース２０が閉鎖シール位置に向けて上方へ移動するとき、上記係止ピン５８は、上記係止溝５９内を溝幅の広い部分に移動し、駆動ベース２０が開放シール位置に向けて下方へ移動するとき、上記係止ピン５８は、上記係止溝５９から上方に抜け出した位置を占める。

また、上記エアシリンダ１１の内部のピストン１６の両側にある第１及び第２の２つの圧力室６１ａ，６１ｂに圧縮エアを給排するため、各圧力室６１ａ，６１ｂに個別に通じる第１及び第２の２本の導管６２ａ，６２ｂがシリンダボデイ１５から下向きに延出し、該導管６２ａ，６２ｂの下端にポートプレート６３が取り付けられている。このポートプレート６３は、上記作動部ハウジング２の底板を兼ねるもので、側面に第１及び第２の２つのポート６４ａ，６４ｂを有すると共に、内部に該ポート６４ａ，６４ｂに通じる２つの流路を有し、この流路が上記導管６２ａ，６２ｂに個別に連通している。そして、上記２つのポート６４ａ，６４ｂに圧縮エアを交互に給排することで、上記ピストン１６を上下に駆動して弁板６を操作するものである。

上記構成を有するゲートバルブにおいて、図２−図４は、第１のポート６４ａから第１の導管６２ａを通じてエアシリンダ１１の第１の圧力室６１ａ内に圧縮エアが供給されると共に、第２の圧力室６１ｂ内のエアが第２の導管６２ｂから第２のポート６４ｂを通じて外部に排出されることにより、ピストンロッド１７が上昇して弁板６が図１２の開放シール位置から図８の閉鎖シール位置へと向かう途中の中間動作状態を示している。このとき、上記駆動ベース２０とレバー部材２１とは、連結機構２２によって一体状態を維持し、上記カム機構２３のカムフォロア３７は中間係合位置Ａにあり、上記ストッパ機構２４の第１当接部材５１及び第２当接部材５２と第１ストッパ５３及び第２ストッパ５４とは、何れも非当接の状態にあり、上記姿勢制御機構２５の係止ピン５８は、上記係止溝５９の上端の溝幅の狭い部分に係合して上記レバー部材２１の傾きを防止している。

上記図２−図４の状態から、第１の圧力室６１ａに対する圧縮エアの更なる供給によってエアシリンダ１１のピストンロッド１７が上昇すると、図５及び図６に示すように、レバー部材２１の上端の第１当接部材５１が第１ストッパ５３に当接し、該レバー部材２１はその位置に停止する。このため、該レバー部材２１に固定された弁シャフト１０及び弁板６も同様に停止し、該弁板６は開口４に対向する対向位置を占める。

しかし、上記レバー部材２１が停止したあとも駆動ベース２０はピストンロッド１７によってなおも上昇を続けるため、図７及び図８に示すように、該駆動ベース２０に係止した連結テーブル４２を介してレバースプリング４７が圧縮されると共に、該駆動ベース２０のカム溝３５が上記レバー部材２１のカムフォロア３７に対して上方に変位する。このカム溝３５の変位により、上記カムフォロア３７が、中間係合位置Ａから該カム溝３５下端の第１係合位置Ｂへと相対的に移動し、このカムフォロア３７の移動により、カム溝３５の傾斜に沿って上記レバー部材２１と弁シャフト１０と弁板６とが一体となって傾動し、該弁板６の弁シール８が弁シート部７に押し付けられて該弁板６は閉鎖シール位置を占めることになる。
また、上記姿勢制御機構２５において、上記駆動ベース２０と共に係止溝５９が上方へ変位するため、上記レバー部材２１の係止ピン５８は、該係止溝５９内を下方へと移動して溝幅の広い部分に移り、該レバー部材２１の傾動を許容する。

次に、上記図７及び図８の閉鎖シール位置から上記開口４を開放するときは、第２のポート６４ｂから第２の導管６２ｂを通じてエアシリンダ１１の第２の圧力室６１ｂ内に圧縮エアが供給されると共に、第１の圧力室６１ａ内の空気が第１の導管６２ａから第１のポート６４ａを通じて外部に排出される。これによって先ず、上記図５及び図６に示すように、ピストンロッド１７の下降力と、圧縮された上記レバースプリング４７の弾性復元力とにより、上記駆動ベース２０が下降し、それと一緒にカム溝３５も下降するため、上記カムフォロア３７がカム溝３５内を第１係合位置Ｂから中間係合位置Ａに移行し、それに伴って上記レバー部材２１と弁シャフト１０と弁板６との傾斜が解除され、弁シール８が弁シート部７から離れて弁板６は対向位置を占める。また、上記駆動ベース２０とレバー部材２１とは連結機構２２によって一体状態となり、上記係止ピン５８は係止溝５９の上端の溝幅の狭い部分に係合する。

そして、上記状態から続けてピストンロッド１７が下降すると、図３及び図４に示す動作状態を経て、図９及び図１０に示すように、レバー部材２１の下方の第２当接部材５２が第２ストッパ５４に当接し、該レバー部材２１はこの位置に停止する。このため、弁シャフト１０及び弁板６も該レバー部材２１と一緒に停止し、該弁板６は開口４から離れた位置において該開口４と非対向の全開位置を占める。また、連結テーブル４２上の係止部材４４がカムシャフト３６に上方から係止することによって該連結テーブル４２の下降もその位置で停止する。

しかし、上記駆動ベース２０はピストンロッド１７によってなおも下降を続けるため、図１１及び図１２に示すように、該駆動ベース２０のベースばね受け４１と上記連結テーブル４２との間のガイドスプリング４８が圧縮されると共に、該駆動ベース２０のカム溝３５が上記レバー部材２１のカムフォロア３７に対して下方に変位する。このカム溝３５の変位により、上記カムフォロア３７が中間係合位置Ａから該カム溝３５上端の第２係合位置Ｃへと相対的に移動し、このカムフォロア３７の移動により、カム溝３５の傾斜に沿って上記レバー部材２１と弁シャフト１０と弁板６とが一体となって傾動し、該弁板６の弁シール８が弁箱１の壁１ａの内壁面９に押し付けられ、該弁板６は開放シール位置を占める。
また、上記姿勢制御機構２５において、上記係止溝５９が駆動ベース２０と共に下方へと変位するため、上記レバー部材２１の係止ピン５８は該係止溝５９から外部に外れ、上記レバー部材２１の傾動を許容する。

そして、上記図１１及び図１２の開放シール位置から上記開口４を閉じるときは、エアシリンダ１１の第１及び第２の圧力室６１ａ，６１ｂに対する圧縮エアの給排関係を逆にする。これによって先ず、ピストンロッド１７の上昇力と、圧縮された上記ガイドスプリング４８の弾性復元力とにより、上記駆動ベース２０が上昇し、それと一緒にカム溝３５も上昇するため、上記カムフォロア３７がカム溝３５内を第２係合位置Ｃから中間係合位置Ａに移行し、それに伴って上記レバー部材２１と弁シャフト１０と弁板６との傾斜が解除され、弁シール８が壁１ａの壁面９から離れ、弁板６は図９及び図１０のように全開位置を占める。また、上記連結ベースが駆動ベース２０のテーブル受け４０に当接することによって該駆動ベース２０とレバー部材２１とは一体状態となり、上記係止ピン５８は係止溝５９の上端の溝幅の狭い部分に係合する。

そして、上述した状態から続けてピストンロッド１７が上昇することにより、作動機構１２は図３及び図４の動作状態を経由し、弁板６が閉鎖シール位置へと移行するように動作する。

かくして上記実施形態によれば、エアシリンダ１１で操作される駆動ベース２０と弁シャフト１０に取り付けられたレバー部材２１との間に、スプリング４７，４８及び連結テーブル４２からなる連結機構２２と、カム機構２３とを介在させると共に、上記レバー部材２１を弁板６の対向位置又は全開位置で停止させるストッパ機構２４を設けることにより、上記弁板６を開放シール位置から閉鎖シール位置に移行させたりそれと逆方向に移行させたりする操作を、１つのエアシリンダ１１を使用して行うことができる。従って、複数のエアシリンダを使用する従来品に比べ、ゲートバルブの構成が簡単で、エアシリンダの制御系も簡単なものにすることができる。

上記実施形態においては、ゲートバルブが弁箱１を有していて、この弁箱１の内部に弁板６が収容されているが、このような弁箱１は必ずしも必要なものではなく、該弁箱１の前方の壁１ａに相当する壁だけを残し、該弁箱１の後方の壁１ｂと左右の壁及び上部の壁は無くしても構わない。このように構成されたゲートバルブは、真空チャンバに半導体ウエハを出し入れする開口の開閉に好適に使用することができる。なお、上記弁板６の上端部の連通穴６ａが形成されている部分を必要に応じて省略できる点は、前述した実施形態の場合と同様である。

１ａ 壁
４ 開口
６ 弁板
７ 弁シート部
８ 弁シール
９ 壁面
１０ 弁シャフト
１１ エアシリンダ
１２ 作動機構
１７ ピストンロッド
２０ 駆動ベース
２１ レバー部材
２２ 連結機構
２３ カム機構
２４ ストッパ機構
３５ カム溝
３７ カムフォロア
４０ テーブル受け
４１ ベースばね受け
４２ 連結テーブル
４３ ガイドシャフト
４５ レバーばね受け
４７ レバースプリング
４８ ガイドスプリング
５１ 第１当接部材
５２ 第２当接部材
５３ 第１ストッパ
５４ 第２ストッパ
７０ 真空チャンバ
Ａ 中間係合位置
Ｂ 第１係合位置
Ｃ 第２係合位置

Claims (5)

1. 真空チャンバに通じる開口を開閉する弁板と、該弁板に設けられた弁シールと、該弁板に連結された弁シャフトと、該弁板を開閉操作するエアシリンダと、このエアシリンダと上記弁シャフトとの間に介設された作動機構とを有し、該作動機構を介して上記エアシリンダで弁シャフトを操作することにより、上記弁板を、上記開口に対向する対向位置と、弁シールを上記開口の回りの弁シート部に押し付けて該開口を閉じる閉鎖シール位置と、該開口と非対向の全開位置と、該全開位置において弁シールを上記開口が形成された壁の壁面に押し付ける開放シール位置とに移行させるゲートバルブにおいて、
   上記作動機構が、上記エアシリンダのピストンロッドに取り付けられた駆動ベースと、上記弁シャフトに取り付けられたレバー部材と、該レバー部材と上記駆動ベースとを相対的に変位可能に連結する連結機構と、上記レバー部材を傾動させるカム機構と、上記レバー部材を弁板の上記対向位置又は全開位置で停止させるストッパ機構とを有し、
   上記カム機構は、上記駆動ベースに形成されたカム溝と、上記レバー部材に取り付けられたカムフォロアとで形成され、このカムフォロアは、上記カム溝内を、該カム溝の中央に係合する中間係合位置から、上記駆動ベースとレバー部材との相対的な変位によって該カム溝の一端の第１係合位置又は他端の第２係合位置へと移動可能であり、その移動によって上記レバー部材と弁シャフトと弁板とを一体で傾動させ、
   上記連結機構は、連結テーブルと、該連結テーブルと上記レバー部材との間に介設されたレバースプリングと、該連結テーブルと上記駆動ベースとの間に介設されたガイドスプリングとを有していて、上記カムフォロアが中間係合位置にあるときには上記駆動ベースとレバー部材とを一体状態にし、上記カムフォロアが上記カム溝内を中間係合位置から第１係合位置又は第２係合位置へと移動するときには、上記レバースプリング又はガイドスプリングの変形により上記駆動ベースとレバー部材とを相対的に変位させて該レバー部材の傾動を可能にし、
   上記ストッパ機構は、上記レバー部材に設けられた第１当接部材及び第２当接部材と、上記エアシリンダと固定関係にある第１ストッパ及び第２ストッパとを有し、一方の当接部材と一方のストッパとの当接によってレバー部材を上記対向位置で停止させ、他方の当接部材と他方のストッパとの当接によってレバー部材を上記全開位置で停止させることを特徴とするゲートバルブ。
2. 上記駆動ベースに、テーブル受けとベースばね受けとが、該駆動ベースの移動方向に間隔をおいて形成され、また、上記レバー部材にレバーばね受けが、上記ベースばね受けを介して上記テーブル受けと反対の位置を占めるように形成されていて、上記テーブル受けとベースばね受けとの間に上記連結テーブルが変位可能に配設され、該連結テーブルと上記レバーばね受けとの間に上記レバースプリングが介設されると共に、上記連結テーブルと上記ベースばね受けとの間に上記ガイドスプリングが介設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. 上記連結テーブルのガイドのため、上記テーブル受けとベースばね受けとに、２本の平行なガイドシャフトが該連結テーブルを貫通するように取り付けられ、各ガイドシャフトを取り巻くように２つのコイル状をした上記ガイドスプリングが設けられていることを特徴とする請求項２に記載のゲートバルブ。
4. 上記カムフォロアがカム溝内を中間係合位置から第１係合位置へと移動するときに、上記連結テーブルが駆動ベースに係止してレバースプリングが変形し、上記カムフォロアがカム溝内を中間係合位置から第２係合位置へと移動するときに、上記連結テーブルがレバー部材に係止してガイドスプリングが変形す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。
5. 上記エアシリンダの左右両側に、弁板の両端に連結された２本の弁シャフトと、各弁シャフトに対応する２組の作動機構とが、上記エアシリンダを介して対称に配設されていることを特徴とする請求項１から４の何れかに記載のゲートバルブ。

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