JP2014092219A - ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】弁体を昇降させる昇降シリンダの配設位置や、弁開閉機構において当該昇降シリンダが傾動する構成を改善し、全体を小型化し故障をなくしたゲートバルブを提供する。
【解決手段】対向する一対のボディ壁２ａ，２ｂに設けた第１、第２の開口３ａ，３ｂの一方を選択的に開閉したり双方を開き、また開口から退避できる第１及び第２の弁体を備える。弁体６に連結したシャフト１２を、軸線方向移動を許容しない軸受部材１４により支持させ、該軸受部材をピボット１６により傾動自在に支持させ、ピボットを弁体の退避のための昇降シリンダ１８で昇降可能にする。シャフト１２の下部に受動ローラを支持させ、受動ローラを介してシリンダ装置３０によりシャフトを傾動させる。シリンダ装置は、ハウジングに固定されたピストンロッド３１に対して摺動自在で、受動ローラを押圧する押圧板を備える。
【選択図】図２

Description

本発明は、半導体製造装置などの真空チェンバー間、例えば、プロセスチェンバーとトランスファーチェンバーとの間に配置されるゲートバルブに関するものである。

一例として示す特許文献１には、ゲートバルブの弁体用ボディにおける対向する一対のボディ壁に、一方の真空チェンバーに連通させる第１の開口と、他方の真空チェンバーに連通させる第２の開口とが形成され、それぞれの開口を開閉する第１及び第２の弁体を備えた両面弁体の接離移動により、それらの開口を選択的に閉じるようにしたゲートバルブが開示されている。この種のゲートバルブは、一方の真空チェンバーにおける修理等の作業中に他方の真空チェンバー内で動作を継続できように、上記両面弁体を、上記第１及び第２の弁体によりボディ壁における第１及び第２の開口のいずれか一方を閉鎖する一方閉鎖位置と、両開口を開放する両開口位置（中立位置）とに切り換えることができ、また、上記一対のボディ壁における第１及び第２の開口を開放してそれらの開口間で物体を移送するために、両開口に対面する位置から両面弁体を退避させる退避位置にも切り換え可能にするものである。

上記特許文献１等に開示のこの種のゲートバルブにおいては、通常、上記両開口を開閉するための弁開閉機構として、上記両面弁体を取り付けた弁体駆動用のシャフトの延長上に、両面弁体をボディ壁の両開口に対面する位置と両面弁体を該開口対面位置外の退避位置との間で移動させるアクチュエータを設け、また、上記ボディ壁における第１及び第２の開口の開閉は、上記両面弁体がボディ壁の両開口に対面する位置にある状態で、該両面弁体に連結したシャフトを傾動させて、第１または第２の開口を上記両面弁体により選択的に閉じるように構成されるが、かかる構成では次のような問題点がある。

即ち、上記構成では、まず、上記両面弁体に連結したシャフトの延長上に両面弁体の移動用のアクチュエータを設けているので、ゲートバルブの全体的構成が上記シャフトの軸線方向に長くなり、また、上記第１または第２の開口を上記両面弁体により選択的に開閉するに際し、両面弁体に連結したシャフトを、その延長上に設けたアクチュエータと共に傾動させるので、弁開閉機構の構成が大型で複雑化してコスト高となるだけでなく、その傾動に伴って上記アクチュエータが移動するので、少なくとも、該シャフトと共に傾動させるアクチュエータへの圧力空気の給排は可撓チューブを介して行う必要があり、弁開閉機構を収容するハウジング内において、上記シャフトと共に移動するアクチュエータ等を含む弁開閉機構の構造部分と上記可撓チューブとが混在し、故障が生じる可能性が非常に高い構成になる。

特許第４８７１４５２号公報

本発明の技術的課題は、ゲートバルブの全体的構成が上記シャフトの軸線方向に長くなるのは、上記両面弁体に連結したシャフトの延長上に該両面弁体の昇降移動用のアクチュエータを設けている弁開閉機構の構成に起因することから、該アクチュエータの配設位置を上記全体的構成の長大化に影響しない位置に配設するようにし、また、一対の開口を上記両面弁体により選択的に開閉するに際して、弁開閉機構を構成するアクチュエータが傾動する構成を排除し、それによって、アクチュエータへの圧力空気の給排を行う可撓チューブをハウジング内に配設する必要をなくしたゲートバルブを提供することにある。

上記課題を解決するため、本発明によれば、弁体用ボディにおける対向する一対のボディ壁に、真空チェンバーに連通させるべき第１の開口と第２の開口とを設け、それぞれの開口を開閉する第１及び第２の弁体を備えた両面弁体の接離移動により、上記第１及び第２の開口を選択的に閉鎖可能にすると共に、上記一対のボディ壁における第１及び第２の開口を共に開放して、両開口に対面する位置から両面弁体を退避させる退避位置にも切り換え移動可能にした弁開閉機構を備えるゲートバルブにおいて、上記弁開閉機構を収容するハウジング内で、上記両面弁体に連結したシャフトをその軸線方向移動を許容しない軸受部材により支持させると共に、該軸受部材を、上記シャフトが弁体用ボディ内において対向する上記一対の開口を結ぶ方向に傾動するように、水平配置のピボットにより傾動自在に支持させ、上記ハウジング内において、上記シャフトの下端に上記ピボットの軸線に平行する軸線をもつ受動ローラを支持させると共に、該受動ローラを介して上記シャフトを傾動させる方向に押圧する傾動用のシリンダ装置を備え、上記傾動用のシリンダ装置は、上記ハウジングに固定されたピストンロッドに対して摺動自在としたシリンダボディに、上記受動ローラに対応させて、該ローラの両側に接する押圧板を備え、該シリンダボディ内の複数のピストン室に選択的に圧力空気を給排して上記シリンダボディを移動させることにより、上記押圧板を３位置に保持可能とし、該３位置における上記受動ローラの位置決めにより、上記第１または第２の弁体を上記第１及び第２の開口の一方を選択的に閉じる一方閉位置及び両開口を開いた中立位置に移動可能とし、上記ピボットをその昇降駆動により両面弁体が上記開口に対面する位置と上記退避位置との間で移動させる昇降シリンダを、上記傾動用のシリンダ装置よりも上位において上記シャフトに沿う位置に該シャフトに対し平行に配設したことを特徴とするゲートバルブが提供される。

本発明にかかるゲートバルブの好ましい実施形態においては、上記シリンダ装置を、上記ハウジングに固定されたピストンロッドに、シリンダボディ内の第１ピストン室に嵌入した小径ピストンを固定すると共に、該小径ピストンにロッド部が当接する遊動可能な大径ピストンを、上記第１ピストン室に隣接する第２ピストン室に収容することにより構成し、上記第１及び第２ピストン室における各ピストンのロッド側を第１の圧力室、各反対側を第２の圧力室として、上記第１ピストン室における第２圧力室に圧力空気を供給すると共に、少なくとも第１ピストン室の第１圧力室の圧力空気を排出して、ハウジングに固定されたピストンロッドが最長突出状態になる位置までシリンダボディを移動させることにより、上記第１の弁体が第１の開口を閉じ、また、上記第１ピストン室における第１圧力室に圧力空気を供給すると共に、第２ピストン室の第２圧力室の圧力空気を排出して、ハウジングに固定されたピストンロッドが最短突出状態になるまでシリンダボディを移動させることにより、上記第２の弁体が第２の開口を閉じ、更に、上記第２ピストン室における第２圧力室及び第１ピストン室の第１圧力室に圧力空気を供給することにより、第２ピストン室における大径のピストンがそのロッド部を第１ピストン室にストッパとして突出させ、第１ピストン室の小径ピストンが該ストッパに当接することにより、上記第１及び第２の弁体がいずれの開口をも閉じない中立位置にあるように、両面弁体を移動させるものとして構成される。

本発明の他の好ましい実施形態においては、上記各圧力室の各ポートを、上記シリンダボディに固定的に設けた配管ブロック内を通して圧力空気の給排源に接続したものとして構成される。

以上に詳述した本発明のゲートバルブによれば、両面弁体に連結したシャフトの延長上に該両面弁体の昇降移動用のアクチュエータを設けることなく、該アクチュエータの配設位置を全体的構成の長大化に影響しない位置に配設し、また、開閉しようとする第１及び第２の開口を上記両面弁体により選択的に開閉するに際して、両面弁体を昇降させるアクチュエータが傾動する構成を排除し、それによって、アクチュエータへの圧力空気の給排を行う可撓チューブをハウジング内に配設する必要をなくしたゲートバルブを得ることができる。

本発明に係るゲートバルブの実施例を示す外観斜視図である。 同ゲートバルブにおける弁開閉機構用ハウジングを省略した両面弁体の下降状態を示す斜視図である。 同ゲートバルブにおける弁体用ボディ、弁開閉機構用ハウジング及び昇降シリンダの一部を省略した両面弁体の上動状態を示す斜視図である。 （ａ）〜（ｃ）は、上記ゲートバルブにおける弁開閉機構の異なる動作状態を示し、（ａ）は第１の弁体が第１の開口を閉じるときの、（ｂ）は第２の弁体が第２の開口を閉じるときの、（ｃ）は第１及び第２の開口を開放した中立位置にある状態を示す要部断面図である。 （ａ）〜（ｃ）は、図３の（ａ）〜（ｃ）に対応する弁開閉機構の横断面図である。 上記弁開閉機構において、両面弁体を一対の開口に対面する位置から退避させた状態を示す断面図である。 上記ゲートバルブにおける両面弁体の昇降シリンダ、及びシャフト傾動用のシリンダ装置に対する圧力空気の給排系の構成を示す説明図である。

図面は、本発明に係るゲートバルブの実施の一例を示している。このゲートバルブは、半導体製造装置などの真空チェンバー間、例えば、プロセスチェンバーとトランスファーチェンバーとの間等に配置して使用するもので、弁体用ボディ１における対向する一対の平行するボディ壁２ａ，２ｂに、上記真空チェンバー等に連通させるべき第１の開口３ａと第２の開口３ｂとが設けられ、それぞれの開口３ａ，３ｂを内側から開閉する第１及び第２の弁体７ａ，７ｂを備えた両面弁体６が、該弁体用ボディ１の内部において開口３ａ，３ｂに向けて接離移動可能に配設されている。

上記第１及び第２の弁体７ａ，７ｂを備えた両面弁体６は、上記弁体用ボディ１の下位に位置するハウジング１０（図１参照）内に収容された弁開閉機構により、シャフト１２を介して駆動されるもので、該両面弁体６に連結されたシャフト１２は、該両面弁体６における第１及び第２の弁体７ａ，７ｂにより、上記第１及び第２の開口３ａ，３ｂを選択的に閉鎖可能にすると共に、該第１及び第２の開口３ａ，３ｂを共に開放する中立位置、更に、図２に及び図６示すように、両開口３ａ，３ｂを開放したうえでそれらの開口に対面する位置から両面弁体６を下方に退避させた退避位置にも切り換え移動可能に形成している。

図４及び図５の各（ａ）は、第１の弁体７ａが第１の開口３ａを閉じた状態を、図４及び図５の各（ｂ）は、第２の弁体７ｂが第２の開口３ｂを閉じた状態を、また、図４及び図５の各（ｃ）は、第１及び第２の弁体７ａ，７ｂが第１及び第２の開口３ａ，３ｂを開放した中立位置にある状態を示している。また、図６は、両面弁体６が第１及び第２の開口３ａ，３ｂを開放したうえで、それらの開口に対面する位置から両面弁体６を下方の退避位置に退避させた状態を示している。

上記弁開閉機構を収容するハウジング１０内においては、上記両面弁体６に連結したシャフト１２を、その軸線方向移動を許容しない軸受部材１４により支持させると共に、該軸受部材１４を、弁体用ボディ１内において対向する一対の開口３ａ，３ｂを結ぶ方向に上記シャフト１２が傾動するように、水平配置のピボット１６により、一対の昇降シリンダ１８のロッド１９で昇降駆動される支持部材１５に傾動自在に支持させている。上記昇降シリンダ１８は、前記弁体用ボディ１と、弁開閉機構を収容する上記ハウジング１０との間に設けた連結板９に固定したものである。

また、上記ハウジング１０内においては、上記シャフト１２の下端に上記ピボット１６の軸線に平行する軸線をもつ受動ローラ２１（図４〜図６）を支持させると共に、該受動ローラ２１を介して上記シャフト１２を傾動させる方向に押圧する傾動用のシリンダ装置３０（図２、図３及び図５）を備えている。上記受動ローラ２１を設けたシャフト１２の下端は、図４と図６の対比から分かるように、前記両面弁体６が前記弁体用ボディ１における開口３ａ，３ｂに対面する位置から下方に退避する距離だけ、ハウジング１０の下部に下降する余裕が必要であり、この距離は前記昇降シリンダ１８のストロークに等しいものである。

上記ピボット１６を、その昇降駆動により両面弁体６が上記開口３ａ，３ｂに対面する位置と上記退避位置との間で移動させるために、該ピボット１６を昇降させる一対の昇降シリンダ１８を、上記傾動用のシリンダ装置３０よりも上位において上記シャフト１２に沿う位置に、該シャフト１２に対して平行に配設した構成、より具体的には、上記昇降シリンダ１８を弁体用ボディ１とハウジング１０との間の連結板９に設けた構成は、上記シャフト１２の軸線の延長上にそれを昇降させるためのアクチュエータを設ける場合に比して、装置全体の縦方向長さを著しく短縮できる点で有効なものであり、しかも、傾動用のシリンダ装置３０よりも上位において上記シャフト１２に沿う位置において、該シャフト１２に対して平行になるように昇降シリンダ１８を配設した構成は、ゲートバルブにおける弁体用ボディ１と傾動用のシリンダ装置３０の間の空間を利用して全体を小型化するために有効なものである。

上記傾動用のシリンダ装置３０は、図５から分かるように、上記ハウジング１０の内面に固定して突設された一対のピストンロッド３１，３１に対して摺動自在としたシリンダボディ４０を備えている。このシリンダボディ４０は、図２及び図３に示すように、ハウジング１０に設けた一対のガイドロッド２４，２４により上記ピストンロッド３１の軸線方向にガイドされるものである。また、このシリンダボディ４０には、上記シャフト１２における上記受動ローラ２１に対応させて、該ローラ２１の両側に接する一対の押圧板４１，４２を備えている。なお、上記押圧板４１，４２は、図６に示すようにシャフト１２が下動している場合には、ローラ２１を押圧してシャフト１２を傾動させることがないので、ローラ２１の両側に接する位置にある必要はない。

一方、上記シリンダボディ４０内には、以下に詳述するように、上記一対のピストンロッド３１，３１のそれぞれに対応させた各２対のピストン室４４，４５を備え、それらのピストン室４４，４５に選択的に圧力空気を給排して上記シリンダボディ４０をピストンロッド３１の軸線方向に移動させることにより、上記押圧板４１，４２及び前記受動ローラ２１を介して、前記シャフト１２を、図５の（ａ）〜（ｃ）に示す３位置に位置保持可能に形成している。上記シリンダ装置３０による上記受動ローラ２１の３位置の位置決めにより、上記第１または第２の弁体７ａ，７ｂを、上記第１及び第２の開口３ａ，３ｂの一方を選択的に閉じる一方閉位置（図４の（ａ）及び（ｂ）参照）、及び両開口３ａ，３ｂを開いた中立位置（図４の（ｃ）参照）に移動可能にすることができる。

ここで、図５を参照して上記シリンダ装置３０の構成及び作用について説明すると、該シリンダ装置３０は、上記ハウジング１０の内面に固定された一対のピストンロッド３１に、それぞれ、シリンダボディ４０内の第１ピストン室４４に嵌入した小径ピストン３２を固定すると共に、該小径ピストン３２にロッド部３４が当接する遊動可能な大径ピストン３５を、上記第１ピストン室４４に隣接する第２ピストン室４５に収容することにより構成している。

上記シリンダ装置３０の動作について説明すると、上記第１及び第２ピストン室４４，４５における各ピストン３２，３５のロッド側を第１の圧力室４４ａ，４５ａ、各反対側を第２の圧力室４４ｂ，４５ｂとして、上記第１ピストン室４４における第２の圧力室４４ｂに圧力空気を供給すると共に、少なくとも第１ピストン室４４の第１圧力室４４ａの圧力空気を排出して、ハウジング１０に固定されたピストンロッド３１が最長突出状態になる位置までシリンダボディ４０を移動させることにより、図４及び図５の各（ａ）に示すような状態になり、シャフト１２の受動ローラ２１が押圧板４２による押圧を受けてシャフトを傾動させ、中心が図４（ａ）に鎖線Ｃで示す中立位置にあったシャフト１２が鎖線Ｄで示す位置まで傾動し、その結果、両面弁体６における上記第１の弁体７ａが第１の開口３ａを閉じることになる。

また、上記シリンダ装置３０の第１ピストン室４４における第１圧力室４４ａに圧力空気を供給すると共に、第２ピストン室４５の第２圧力室４５ｂの圧力空気を排出して、ハウジング１０に固定されたピストンロッド３１が最短突出状態になるまでシリンダボディ４０を移動させることにより、図４及び図５の各（ｂ）に示すような状態になって、中心が図４（ｂ）に鎖線Ｃで示す中立位置にあったシャフト１２が鎖線Ｄで示す位置まで傾動して、上記第２の弁体７ｂが第２の開口３ｂを閉じるようになる。

更に、上記シリンダ装置３０の上記第２ピストン室４５における第２圧力室４５ｂ及び第１ピストン室４４の第１圧力室４４ａに圧力空気を供給することにより、第２ピストン室４５における大径のピストン３５がそのロッド部３４を第１ピストン室４４にストッパとして突出させ、第１ピストン室４４の小径ピストン３２が該ストッパに当接することにより、上記シャフト１２が中立位置を取るようになり、上記第１及び第２の弁体７ａ，７ｂがいずれの開口３ａ，３ｂをも閉じない中立位置にあるように、両面弁体６が保持される。

図７は、上記ゲートバルブにおける両面弁体６の昇降シリンダ１８、及びシャフト傾動用のシリンダ装置３０に対する圧力空気の給排系の構成を示すもので、上述したゲートバルブの各部の構成に対応する部分に他図と同一の符号を付している。これらの給排系を構成する上記各圧力室の各ポートに対する配管のうち、上記昇降シリンダ１８についてのものは、該昇降シリンダ１８自体がハウジング１０内で移動しないものであることから、可撓チューブを介して行う必要がなく、また、シリンダ装置３０についても、その給排系が全てシリンダボディ４０から導出されるので、該シリンダボディ４０に配管ブロック５０を設けてそこに給排系をまとめることにより、弁開閉機構を収容するハウジング１０内に可撓チューブを設ける必要がなくなり、給排系の処理を故障のない安定的なものとして構成することができる。

なお、図７中の５１，５２は、上記配管ブロック５０に組み込まれたシリンダ装置３０の駆動制御用バルブ、５３は昇降シリンダ１８の駆動制御用バルブ、５４，５５は給排系の動作の安全を図るためのパイロットチェックバルブを示している。

１ 弁体用ボディ
２ａ，２ｂ ボディ壁
３ａ 第１の開口
３ｂ 第２の開口
６ 両面弁体
７ａ 第１の弁体
７ｂ 第２の弁体
９ 連結板
１０ ハウジング
１２ シャフト
１４ 軸受部材
１６ ピボット
１８ 昇降シリンダ
２１ 受動ローラ
３０ シリンダ装置
３１ ピストンロッド
４０ シリンダボディ
４１，４２ 押圧板

Claims (3)

1. 弁体用ボディにおける対向する一対のボディ壁に、真空チェンバーに連通させるべき第１の開口と第２の開口とを設け、それぞれの開口を開閉する第１及び第２の弁体を備えた両面弁体の接離移動により、上記第１及び第２の開口を選択的に閉鎖可能にすると共に、上記一対のボディ壁における第１及び第２の開口を共に開放して、両開口に対面する位置から両面弁体を退避させる退避位置にも切り換え移動可能にした弁開閉機構を備えるゲートバルブにおいて、
   上記弁開閉機構を収容するハウジング内で、上記両面弁体に連結したシャフトをその軸線方向移動を許容しない軸受部材により支持させると共に、該軸受部材を、上記シャフトが弁体用ボディ内において対向する上記一対の開口を結ぶ方向に傾動するように、水平配置のピボットにより傾動自在に支持させ、
   上記ハウジング内において、上記シャフトの下端に上記ピボットの軸線に平行する軸線をもつ受動ローラを支持させると共に、該受動ローラを介して上記シャフトを傾動させる方向に押圧する傾動用のシリンダ装置を備え、
   上記傾動用のシリンダ装置は、上記ハウジングに固定されたピストンロッドに対して摺動自在としたシリンダボディにおける上記受動ローラに対応させて、該ローラの両側に接する押圧板を備え、該シリンダボディ内の複数のピストン室に選択的に圧力空気を給排して上記シリンダボディを移動させることにより、上記押圧板を３位置に保持可能とし、該３位置における上記受動ローラの位置決めにより、上記第１または第２の弁体を上記第１及び第２の開口の一方を選択的に閉じる一方閉位置及び両開口を開いた中立位置に移動可能とし、
   上記ピボットをその昇降駆動により両面弁体が上記開口に対面する位置と上記退避位置との間で移動させる昇降シリンダを、上記傾動用のシリンダ装置よりも上位において上記シャフトに沿う位置に該シャフトに対し平行に配設した、
   ことを特徴とするゲートバルブ。
2. 上記シリンダ装置を、上記ハウジングに固定されたピストンロッドに、シリンダボディ内の第１ピストン室に嵌入した小径ピストンを固定すると共に、該小径ピストンにロッド部が当接する遊動可能な大径ピストンを、上記第１ピストン室に隣接する第２ピストン室に収容することにより構成し、
   上記第１及び第２ピストン室における各ピストンのロッド側を第１の圧力室、各反対側を第２の圧力室として、上記第１ピストン室における第２圧力室に圧力空気を供給すると共に、少なくとも第１ピストン室の第１圧力室の圧力空気を排出して、ハウジングに固定されたピストンロッドが最長突出状態になる位置までシリンダボディを移動させることにより、上記第１の弁体が第１の開口を閉じ、また、上記第１ピストン室における第１圧力室に圧力空気を供給すると共に、第２ピストン室の第２圧力室の圧力空気を排出して、ハウジングに固定されたピストンロッドが最短突出状態になるまでシリンダボディを移動させることにより、上記第２の弁体が第２の開口を閉じ、更に、上記第２ピストン室における第２圧力室及び第１ピストン室の第１圧力室に圧力空気を供給することにより、第２ピストン室における大径のピストンがそのロッド部を第１ピストン室にストッパとして突出させ、第１ピストン室の小径ピストンが該ストッパに当接することにより、上記第１及び第２の弁体がいずれの開口をも閉じない中立位置にあるように、両面弁体を移動させるものとした、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 上記各圧力室の各ポートを、上記シリンダボディに固定的に設けた配管ブロック内を通して圧力空気の給排源に接続した、
   ことを特徴とする請求項１または２に記載のゲートバルブ。

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