JP2015017655A - 無摺動型ゲートバルブ - Google Patents

Abstract

【課題】プロセスチャンバに接続される第１開口のみならず、トランスファチャンバに接続される第２開口についても無摺動で開閉することが可能な無摺動型ゲートバルブを提供する。
【解決手段】エアシリンダ２０の駆動ロッド１１と弁組立体１５との間に、ガイド溝３５及びガイドローラ３６ａ，３６ｂから成る平行移動機構と、カム溝３３ａ，３３ｂ及びカムローラ３２ａ，３２ｂから成る垂直移動機構とを介在させ、弁組立体を平行移動機構で弁箱２の一対の開口３，４廻りに形成された弁シート面６，７に対し平行移動させた後、垂直移動機構でこれら弁シート面に対し垂直移動させることにより、弁体５Ａ，５Ｂの弁シール材８，９を各弁シート面に接離させて、前記各開口を選択的に開閉可能とした。
【選択図】図５

Description

本発明は、半導体製造装置等における真空チャンバ間に配置されるゲートバルブに関するものであり、更に詳しくは、プロセスチャンバに通じる第１の開口と、トランスファチャンバに通じる第２の開口を、選択的に無摺動で開閉することができるゲートバルブに関するものである。

ゲートバルブは、一般的に、半導体製造装置等における真空チャンバに通じる開口の開閉に使用されるものであり、弁板が取り付けられた弁シャフトと、該弁シャフトに連結されたエアシリンダとを有し、該エアシリンダで前記弁シャフトを操作することにより、前記弁板のシール部材を前記開口廻りに設けられた弁シート面に接離させて該開口を開閉するように構成されている。

そして、ゲートバルブにおける前記開口の開閉操作については、主として、弁シャフトの一点を支点として回動させることにより弁板を開閉操作する方式と、弁シャフト及び弁板から成る弁組立体を弁シート面に対して垂直移動させることにより弁板を開閉操作する方式とが知られている。
このうち特に後者の方式を採用したゲートバルブは、弁板のシール部材の全周を前記開口の弁シート面に同時に接離させて、両者を互いに摺動させることなく該開口を開閉することができることから、無摺動型ゲートバルブと呼ばれ、シール部材とシール面との擦れによるシール部材の捩れや、摩耗粉の発生等を抑制することができるため、昨今注目されている。

このような無摺動型ゲートバルブの一例が、特許文献１に開示されている。この特許文献１に記載のゲートバルブは、図１１，図１２に示すように、ロッドアーム１２４を介して駆動ロッド１０９に固定された一対のカムフレーム１２８の各々に弁シート面１１０に対して傾斜する向きに形成された２本のカム溝１３０と、レバー部材１１２の左側面と右側面とにそれぞれ２個づつ取り付けられ、対応するそれぞれのカム溝１３０に嵌合するカムローラ１３３とを有している。そして、カムローラ１３３に取り付けられた停止ローラ１３６がローラフレーム１３２に形成された当接部１３７に当接し、レバー部材１１２が上昇を停止し圧縮ばね１２５を圧縮した状態でカムフレーム１２８が上昇し、それぞれのカム溝１３０が対応するカムローラ１３３に対して上昇するため、カムローラ１３３が傾斜するカム溝１３０の溝壁に押され、弁板１０５及び弁シャフト１０７が弁シート面１１０に対して垂直移動するようになっている。

特開２０１３−９６５５７号公報

ところで、前記特許文献１に開示された無摺動型ゲートバルブは、プロセスチャンバに接続される一方の開口の開閉を無摺動で行うものであるが、その一方で、ゲートバルブやプロセスチャンバのメンテナンス作業の効率化を図るため、トランスファチャンバに接続される他方の開口についても、無摺動で開閉することが可能なゲートバルブが望まれていた。

すなわち、本発明の目的は、プロセスチャンバに接続される第１開口のみならず、トランスファチャンバに接続される第２開口についても無摺動で開閉することが可能な無摺動型ゲートバルブを提供することにある。

前記目的を達成するため、本発明に係る無摺動型ゲートバルブは、互いに対向する側壁に、プロセスチャンバが接続される第１開口、及びトランスファチャンバが接続される第２開口が設けられ、これら開口廻りに互いに平行を成す弁シート面がそれぞれ形成された弁箱；長手方向に先端部と基端部を有する弁シャフトと、該弁シャフトの先端部に取り付けられ、前記各弁シート面に対応する弁シール材をそれぞれ備えたプレート状の第１及び第２弁体と、により構成された弁組立体；該弁シャフトに駆動ロッドが連結されたエアシリンダ；
を有していて、前記エアシリンダにより前記弁組立体を、前記各弁体が前記各開口と非対向をなす全開位置から、該各弁体が前記各開口に対向する対向位置を経て、前記第１弁体の弁シール材が前記第１開口廻りの弁シート面に押し付けられて該第１開口を閉塞する第１閉塞位置、及び、前記第２弁体の弁シール材が前記第２開口廻りの弁シート面に押し付けられて該第２開口を閉塞する第２閉塞位置に移動させることができるように構成されたゲートバルブであって、前記ゲートバルブは、前記駆動ロッドと弁シャフトとを相対的に変位可能なるように連結する連結機構と、前記弁組立体を前記各弁シート面に対して平行移動させる平行移動機構と、該弁組立体を前記各弁シート面に対して垂直移動させる垂直移動機構と、前記平行移動機構により前記弁組立体が前記全開位置から対向位置に至った時に、該弁組立体の平行移動を停止させると共に、前記垂直移動機構による該弁組立体の垂直移動を許容するストッパー機構とを有し、前記連結機構は、前記駆動ロッドに固定されたロッドアームと、前記弁シャフトの基端部に固定されたレバー部材と、該レバー部材と前記ロッドアームとの間に介設された圧縮ばねとを有し、前記平行移動機構は、前記レバー部材の左側面と右側面とにそれぞれ対面するように前記ロッドアームに固定された左右一対のカムフレームと、それぞれのカムフレームに前記平行移動方向に形成されたガイド溝と、前記弁箱が取り付けられたボンネットに固定の左右一対のローラフレームのそれぞれに複数取り付けられて前記ガイド溝に嵌合するガイドローラとを有し、前記垂直移動機構は、前記一対のカムフレームのそれぞれに複数形成されたカム溝と、前記レバー部材の左右側面のそれぞれに複数設けられ、前記各カム溝にそれぞれ嵌合させたカムローラとを有し、前記各カム溝は、前記平行移動方向において、前記弁体側の始端位置とそれと逆側の終端位置とこれらの間に設けられた中間位置とを有していて、前記垂直移動方向において、前記中間位置は始端位置よりも前記第１開口側に設けられ、前記終端位置は始端位置よりも前記第２開口側に設けられており、前記弁組立体の前記全開位置から対向位置に至る平行移動時には前記カムローラが前記始端位置に配されていて、該カムローラが中間位置に移動した時に、前記弁組立体が前記第１閉塞位置を占め、該カムローラが前記終端位置に移動した時に、該弁組立体が第２閉塞位置を占めるように構成されていることを特徴とするものである。

本発明においては、前記左右一対のカムフレームにそれぞれ形成されたガイド溝が、その前記弁体側の端部に溝幅が拡大された拡幅部を有しており、前記左右のローラフレームのそれぞれに取り付けられた複数のガイドローラのうち、最も前記弁体側に配されたものが、その他のものよりも大径に形成されていて、前記拡幅部に嵌合されるようになっていると、強度上望ましい。

また本発明において、前記ストッパー機構は、前記垂直移動方向に回動自在に設けられた停止ローラと、前記停止ローラが接離する当接部とを有し、これら停止ローラ及び当接部が、前記レバー部材及び前記ボンネットに互いに対向させてそれぞれ設けられており、前記平行移動機構により前記弁組立体が前記全開位置から対向位置に至った時に、前記停止ローラが当接部に当接して前記弁組立体の平行移動を停止させ、前記垂直移動機構により該弁組立体が垂直移動する時に、該当接部上を停止ローラが転動するように構成されている、ことが望ましい。
このとき、好ましくは、前記ストッパー機構において、前記停止ローラと当接部との対が、前記弁シャフトを挟んだ左右両側に設けられており、より好ましくは、前記当接部が、前記停止ローラが転動可能に当接する当接面を長手方向の一端に備えたクッションロッドと、該クッションロッドの長手方向の他端側が当接するクッション部材とにより構成されている。

本発明に係るゲートバルブによれば、第１弁体と第２弁体とを有する弁組立体を第１開口及び第２開口廻りの各弁シート面に対して垂直移動させることで、これら弁シート面に各弁体の対応する弁シール材をそれぞれ無摺動にて接離させることができるため、プロセスチャンバに接続される第１開口ばかりではなく、トランスファチャンバに接続される第２開口を開閉する際にも、弁シール材の捩れや、摩耗粉の発生等を抑制することが可能となる。その結果、プロセスチャンバや第１弁体等のメンテナンス作業時に第２開口を閉塞するにあたっても、弁シール材の捩れによる真空漏れや、摩耗粉の発生等を抑制することが可能となり、メンテナンス作業の効率化を図ることができる。

本発明に係るゲートバルブの実施形態を示す部分断面図で、左半部は弁組立体が全開位置にある状態を示し、右半部は弁組立体が対向位置にある状態を示すものである。 図１の一部を分解して示す斜視図である。 図１のＩ−Ｉ線で示す箇所の縦断面図である。 図１の左半部側の要部縦断面図である。 図１の右半部側の要部縦断面図である。 弁組立体が第１閉塞位置にある状態を示す断面図である。 図６の縦断面図である。 弁組立体が第２閉塞位置にある状態を示す断面図である。 図８の縦断面図である。 図１０（ａ）はストッパー機構の断面図、図１０（ｂ）は停止ローラが当接部のクッションロッドに当接した状態を示す断面図である。 従来用いられているゲートバルブの断面図で、左半分は弁板が開弁位置にある状態を示し、右半部は弁板が対向位置にある状態を示すものである。 図１１の要部を分解して示す斜視図である。

本発明に係る無摺動型ゲートバルブ１は、半導体製造装置等における真空チャンバ間に配置されて、プロセスチャンバ及びトランスファチャンバに通じる２つの開口を、選択的に無摺動で開閉可能とするもので、互いに対向する第１開口３及び第２開口４を有し、これら開口廻りに互いに平行を成す弁シート面６，７がそれぞれ形成された弁箱２と、該弁箱２内に収容されていて、前記第１開口３の側の面にＯリング等の弾性体から成る弁シール材８が取り付けられた第１弁体５Ａ、及び前記第２開口４側の面にＯリング等の弾性体から成る弁シール材９が取り付けられた第２弁体５Ｂと、前記第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂを互いに背向させて先端部に取り付けた弁シャフト１０と、該弁シャフト１０に駆動ロッド１１が連結されたエアシリンダ２０とを有している。
そして、前記第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂと弁シャフト１０とにより、弁組立体１５が構成されている。

前記弁箱２は、図１及び図３から分かるように略直方体の箱形をしていて、相対する左右の側壁２ａ，２ｂに、横に長い略矩形の前記第１開口３及び前記第２開口４がそれぞれ開設されている。そして、前記第１開口３が図示しないプロセスチャンバに接続され、前記第２開口４が図示しないトランスファチャンバに接続されるようになっている。
また、前記第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂは、前記第１及び第２開口３，４をそれぞれ開閉するもので、これら第１及び第２開口３，４と同様に横に長い矩形で、これら開口よりも面積の大きいプレート状に形成されている。

前記側壁２ａ，２ｂのうち、一方（プロセスチャンバ側）の側壁２ａの内面には、平坦面から成る前記弁シート面６が、前記第１開口３を取り囲んだ略矩形の環状に形成され、前記第１弁体５Ａにおける前記第１開口３側に配された面には、前記弁シート面６に当接して前記第１開口３を密閉するための略矩形の環状に形成された前記弁シール材８が装着されている。一方、他方の側壁２ｂの内面にも、前記一方の側壁２ａと同様に、平坦面から成る前記弁シート面７が、前記第２開口４を取り囲んだ略矩形の環状に形成され、前記第２弁体５Ｂにおける前記第２開口４側に配された面には、前記弁シート面７に当接して前記第２開口４を密閉するための略矩形の環状に形成された前記弁シール材９が装着されている。

前記第１及び第２弁体５Ａ,５Ｂは、それらの弁シール材８，９の取付面を互いに背向させた状態で、円柱状をした前記弁シャフト１０の先端側（図１における上端側）に形成された前記一対の側壁２ａ，２ｂと対向する面に、ネジ等の係脱可能な固定具により着脱可能かつ固定的に取り付けられている。一方、前記弁箱２における前記側壁２ａ，２ｂと略垂直を成す底面には、ボンネット１２が気密に固定されており、前記弁シャフト１０の基端側（図１における下端側）が、該ボンネット１２の中央に貫設された貫通孔１２ａを通じて、前記弁箱２の外部に延出している。このとき、該貫通孔１２ａは、後述する弁組立体１５全体の垂直移動を許容するために、該弁シャフト１０の径よりも若干大きな最小径を有している。また、前記弁シャフト１０の軸線ｌ１は前記弁シート面６，７と平行を成しており、したがって、前記弁組立体１５全体が、前記弁シート面６，７と平行を成している。

前記弁シャフト１０の基端部にはレバー部材１３が固定されている。該レバー部材１３は、略Ｈ形のブロック状に形成されたもので、前記ボンネット１２側（図１における上側）の中央に形成された第１凹部１３ａ、及び該凹部１３ａを挟んだ左右両側に形成され該凹部１３ａの側壁を形成する一対の第１肩部１３ｂと、前記軸線ｌ１方向において該ボンネット１２と反対側（図１における下側）の中央に形成された第２凹部１３ｃ、及び該凹部１３ｃを挟んだ左右両側に形成され該凹部１３ｃの側壁を形成する一対の第２肩部１３ｄとを有している。そして、前記第１凹部１３ａに前記弁シャフト１０の基端部が固定され、それと反対側の第２凹部１３ｃには、後に詳述する圧縮ばね３１の一端が取り付けられている。

前記弁組立体１５は、前記第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂが第１開口３及び第２開口４と非対向をなし、これら開口３，４を共に全開にする全開位置から、これら弁体５Ａ、５Ｂが前記開口３,４の双方に対し間隙をもって対向する対向位置を経て、前記第１開口３廻りの弁シート面６に前記第１弁体５Ａの弁シール材８を押し当てて該第１開口３を密閉する第１閉塞位置と、前記第２開口４廻りの弁シート面７に前記第２弁体５Ｂの弁シール材９を押し当てて該第２開口４を密閉する第２閉塞位置とに順次移動するように構成されている。

前記貫通孔１２ａは、前記弁シャフト１０の基端部側（ボンネット１２の外面側）に、径が拡大された拡径部１２ｂを有しており、前記弁シャフト１０を覆うベローズ１４の一端が該拡径部１２ｂに取り付けられ、前記ベローズ１４の他端が弁シャフト１０の基端部のフランジ１０ａに固定されている。該ベローズ１４は前記弁シャフト１０の上下動に伴って伸縮するように形成されている。また、前記ベローズ１４の両端は気密に固定されており、該ベローズ１４により弁箱２の内部が外部から完全に遮断されている。

前記ボンネット１２の外面における前記弁シャフト１０及びレバー部材１３を間に挟んで相対する位置には、前記駆動ロッド１１をそれぞれ備えた２つのエアシリンダ２０が固定されている。具体的には、該エアシリンダ２０は、横断面の外周形状が略矩形に形成されたシリンダハウジング２１と、上方のヘッド側（前記駆動ロッド１１が外部に導出されていない側）に設けられたストップピストン２２と、該ストップピストン２２よりも下方のロッド側（駆動ロッドが外部に導出されている側）に、該ストップピストン２２と同軸に配された駆動ピストン２３と、該駆動ピストン２３に基端部が固定された前記駆動ロッド１１とにより構成されている。そして、これら一対のエアシリンダ２０，２０は、前記駆動ロッド１１の軸線ｌ２を前記弁シャフト１０の軸線ｌ１と平行に向けた姿勢で、前記ヘッド側においてボンネット１２の下面に固定されている。

なお、前記シリンダハウジング２１は、その一部が後述する第１及び第２ガイドローラ３６ａ，３６ｂを取り付けるためのローラフレームを兼ねている。従って、以下の説明において、シリンダハウジング２１の前記ガイドローラ３６ａ，３６ｂが取り付けられている部分を「ローラフレーム２７」と呼ぶこともある。ただし、このローラフレーム２７は、前記シリンダハウジング２１と別体に形成することもできる。

また、該シリンダハウジング２１内のヘッド側には大径の第１シリンダＳ１が形成され、そのロッド側には小径の第２シリンダＳ２が形成されており、これらシリンダＳ１，Ｓ２は互いに連通している。そして、該第１シリンダＳ１内に前記ストップピストン２２が摺動自在に配されると共に、該第２シリンダＳ２内には前記駆動ピストン２３が摺動自在に配されており、前記ストップピストン２２のロッド側には、第２シリンダＳ２内径よりも小径の円柱状ストッパー２２ａが固定されている。
その結果、前記エアシリンダ２０内において、駆動ピストン２３のロッド側には第１シリンダ室２４が、駆動ピストン２３とストップピストン２２の間には第２シリンダ室２５が、ストップピストン２２よりもヘッド側には第３シリンダ室２６が、それぞれ形成されている。なお、第１シリンダ室２４、第２シリンダ室２５，第３シリンダ室２６には図示しない吸排気ポートがそれぞれ開設されている。

さらに、前記各エアシリンダ２０，２０の駆動ロッド１１，１１の先端は、前記レバー部材１３の前記ボンネット１２と逆側（レバー部材１３の下方）において水平に延びるプレート状のロッドアーム３０の左右端部に、それぞれ固定されている。そして、前記レバー部材１３のばね座としての前記第２凹部１３ｃと、ロッドアーム３０における該第２凹部１３ｃと相対する面（ロッドアーム３０の上面）に形成された凹状のばね座３０ａとの間に、前記圧縮ばね３１が介設されている。

前記ロッドアーム３０とレバー部材１３との間に介設された前記圧縮ばね３１は、前記弁組立体１５及びレバー部材１３の重量を支え得るばね力を有している。このばね力で後述する第２カムローラ３２ｂを、第２カム溝３３ｂの前記弁体５Ａ，５Ｂ側の上端に押し付けることにより、該弁体５Ａ，５Ｂを上昇させて前記第１及び第２開口３，４に対し平行移動させる時には、前記弁組立体１５とロッドアーム３０とが一体化されるようになっている。そして、前記弁体５Ａ，５Ｂを前記第１及び第２開口に対し垂直移動させる時には、前記圧縮ばね３１が圧縮されて前記弁組立体１５とロッドアーム３０との相対的な移動を許容するようになっている。すなわち、該圧縮ばね３１、前記レバー部材１３及び前記ロッドアーム３０は、前記弁シャフト１０と駆動ロッド１１とを相対的に変位可能なるように連結するための連結機構を構成するものである。

前記ロッドアーム３０の上面には、左右一対のプレート状のカムフレーム３４，３４が、その内面を前記レバー部材１３の左側面及び右側面にそれぞれ対面させる配置で前記弁シャフト１０の軸線ｌ１と平行に固定されている。そして、それぞれのカムフレーム３４，３４の前記ローラフレーム２７，２７に面する外面には、軸Ｌ１に沿った前記平行移動方向に延びる１本の有底のガイド溝３５が形成されており、また、それぞれの内面には、軸Ｌ１に沿って上下２つの有底の第１及び第２カム溝３３ａ，３３ｂが形成されている。このとき、これらガイド溝３５及びカム溝３３ａ，３３ｂの深さは、前記カムフレーム３４の厚さの半分よりも深いため、これらガイド溝３５及びカム溝３３ａ，３３ｂは、カムフレーム３４の厚さ方向において互いに重ならないように、カムフレーム３４の幅方向にずらして配置されている。

なお、前記カム溝３３ａ，３３ｂの数やそれらの位置関係は、本実施形態に限られるものではなく、カム溝がそれぞれのカムフレーム３４に３つ以上形成されていたり、カム溝同士がカムフレーム３４の幅方向に互いにずらして配置されていたりしても良い。また、カムフレーム３４の強度さえ確保できれば、前記ガイド溝３５やカム溝３３ａ，３３ｂがカムフレーム３４を貫通していても良い。

該ガイド溝３５は、溝幅が拡大された拡幅部３５ａと、その他の該拡幅部３５ａよりも幅狭に形成された狭幅部３５ｂとにより一連に形成されていて、拡幅部３５ａが、前記弁体５Ａ，５Ｂ側（図２における上側）の端部に設けられ、狭幅部３５ｂが前記ロッドアーム３０側（図２における下側）に設けられている。また、このとき、該ガイド溝３５の弁体側の端、すなわち拡幅部３５ａの弁体側の端は、カムフレーム３４の上端面において開放されている。

一方、前記第１及び第２カム溝３３ａ，３３ｂはそれぞれ、軸線ｌ１と平行を成す平行移動方向において、弁体５Ａ，５Ｂ側（図４における上側）から、それと逆側のレバー部材１３（図４における下側）側に向けて順に、Ａ位置（始端位置）、Ｂ位置（中間位置）、Ｃ位置（終端位置）を有している。そして、軸線ｌ１と垂直をなす前記垂直移動方向において、前記Ｂ位置はＡ位置よりも前記第１開口３側（図４における左側）に配され、前記Ｃ位置はＡ位置よりも前記第２開口側（図４における右側）に配されている。すなわち、当該カム溝３３ａ，３３ｂは、前記第１開口３側に凸に湾曲して上下方向に延びる湾曲形状にそれぞれ形成されている。さらに、これら２つのカム溝３３ａ，３３ｂは互いに同じカム形状を有していて、軸線ｌ１に沿って配置されており、これらのうち、第１カム溝３３ａにおける前記弁体５Ａ，５Ｂ側（上側）の端部が、カムフレーム３４の上端面において開放されている。

前記２つのエアシリンダ２０のシリンダハウジング２１における前記弁シャフト１０側を向く内側面には、前記ガイド溝３５に嵌合する２つの第１及び第２ガイドローラ３６ａ，３６ｂが、軸線ｌ１に沿って上下に離間した位置にそれぞれ取り付けられている。このとき、上側の第１ガイドローラ３６ａは、前記ガイド溝３５の拡幅部３５ａに嵌合してガイドされるため、前記狭幅部３５ｂに嵌合される下側の他のガイドローラ３６ｂよりも大径に形成されている。なお、ガイド時のがたつきを抑制するため、第１ガイドローラ３６ａの径は拡幅部３５ａの幅と略等しく、第２ガイドローラ３６ｂの径は狭幅部３５ｂの幅と略等しく形成されていることが望ましい。

該ガイドローラ３６ａ,３６ｂは、前記弁組立体１５が前記全開位置にあるときには、図４に示すように、下側の第２ガイドローラ３６ｂのみが前記ガイド溝３５に嵌合していて、該弁組立体１５が前記対向位置に至った時には、図５に示すように、前記上側のガイドローラ３６ａが、ガイド溝３５の上端の開口から、ガイド溝３５の拡幅部３５ａに嵌合しているようになっている。
このように、前記弁組立体１５が、前記全開位置から前記対向位置に至るまで前記弁シート面６，７と平行に移動可能になっており、前記カムフレーム３４と、ガイド溝３５と、ガイドローラ３６ａ，３６ｂとは、前記弁組立体１５を上下方向に弁シート面６，７に対し平行移動させるための平行移動機構を構成している。

また、前記レバー部材１３の左側面及び右側面には、前記カムフレーム３４にそれぞれ２つ形成されているカム溝３３ａ，３３ｂに対しそれぞれ嵌合する２つの第１及び第２カムローラ３２ａ,３２ｂがそれぞれ取り付けられている。このとき、該２つのカムローラ３２ａ,３２ｂは、上下に離間した位置に配置されていて、前記２つのカム溝３３ａ，３３ｂに個別に嵌合する。

そして、前記平行移動機構により弁組立体１５を前記全開位置から対向位置へと移動させた後、後述するストッパー機構により、前記弁組立体１５を前記対向位置に停止させた状態で、さらに前記ロッドアーム３０を上昇させて前記圧縮ばね３１を圧縮しながら前記カムフレーム３４を上昇させると、前記カム溝３３ａ，３３ｂの上昇により、前記カムローラ３２ａ，３２ｂが、該カム溝の前記第１開口３側に向けて傾斜する部分に押されて前記Ａ位置からＢ位置へと移動する。そのとき、カムローラ３２ａ，３２ｂは、前記第１開口３の弁シート面６に近付く方向に該弁シート面６に対して垂直移動し、それに伴って前記弁組立体１５も同方向に移動する。その結果、前記第１弁体５Ａの弁シール材８を前記第１開口３の弁シート面６に押し付けて該第１開口３を密閉する第１閉塞位置を、該弁組立体１５が占めるようになっている。

また、カムフレーム３４がさらに上昇すると、前記カム溝３３ａ，３３ｂのさらなる上昇により、前記カムローラ３２ａ，３２ｂが、該カム溝の前記第２開口４側に向けて傾斜する部分に押されて前記Ｂ位置からＣ位置へと移動する。そのとき、カムローラ３２ａ，３２ｂは、前記第２開口４の弁シート面７に近付く方向に該弁シート面７に対して垂直移動し、それに伴って前記弁組立体１５も同方向に移動する。その結果、前記第１弁体５Ａを第１開口３から離間させ、前記第２弁体５Ｂの弁シール材９を前記第２開口４の弁シート面７に押し付けて該第２開口４を密閉する第２閉塞位置を、該弁組立体１５が占めるようになっている。

このように、前記カム溝３３ａ，３３ｂと前記カムローラ３２ａ，３２ｂとは、前記弁組立体１５を前記弁シート面６，７に対して垂直移動させるための垂直移動機構を構成している。

さらに、このゲートバルブ１は、前記平行移動機構により前記弁組立体１５が前記全開位置から対向位置に至った時に、該弁組立体１５の平行移動を停止させると共に、前記垂直移動機構による該弁組立体１５の垂直移動を許容するストッパー機構４０を有している。該ストッパー機構４０は、前記レバー部材１３のボンネット１２側に形成された一対の肩部１３ｂ，１３ｂの各上端部において、前記垂直移動方向に転動可能に設けられた停止ローラ４１と、ボンネット１２の外面（下面）側における前記各停止ローラ４１と相対する部分に設けられていて、前記停止ローラ４１を接離させるための当接部４２とを有している。すなわち、該停止ローラ４１と当接部４２との対が、前記弁シャフト１０を挟んだ左右両側に設けられている。

そして、図５に示すように、前記平行移動機構により弁組立体１５が前記全開位置から対向位置に至ると前記停止ローラ４１が当接部４２に対し当接して前記弁組立体１５の平行移動を停止させ、図７及び図９に示すように、前記垂直移動機構による該弁組立体１５の垂直移動に伴って、該当接部４２上を停止ローラがその垂直移動方向に転動するようになっている。

前記停止ローラ４１は、図１０に示すように、前記肩部１３ｂの上端面に凹設されたローラ収容部４３内において、その回転軸４１ａにより回動自在に支持されていて、該停止ローラ４１の一部が該上端面から突出している。なお、該ローラ収容部４３は、本実施形態のように、各肩部１３ｂの上端面に開設された穴によって形成し、回転軸４１ａの両端を該肩部１３ｂに支持させることが強度上望ましいが、各肩部１３ｂの上端角隅部に該ローラ収容部４３としての切欠部を形成し、回転軸４１ａの一端のみを該肩部１３ｂに支持させても良い。

一方、前記当接部４２は、同じく図１０に示すように、前記停止ローラ４１が転動可能に当接する当接面４５ａを長手方向の一端（図１０における下端）に備えたクッションロッド４５と、該クッションロッド４５の長手方向の他端（図１０における上端）側が当接するクッション部材４６と、これらクッションロッド４５及びクッション部材４６を、前記ボンネット１２の下面側に取り付けるためのクッションホルダ４７とを有している。

より具体的に説明すると、前記ボンネット１２の下面には、上記当接部を取り付けるために形成された断面略円形で有底のクッション収容孔１２ｃが開設されていて、その内周面には雌ネジが形成されている。上記クッションロッド４５は、非弾性材により略円柱状に形成されていて、その一端に設けられた前記当接面４５ａは平坦に形成されており、その他端にはフランジ部４５ｂが形成されている。また、前記クッション部材４６は、緩衝機能を有する弾性材により、その一端（図１０における下端）側に向けて径が小さくなっていく略截頭円錐（円錐台）状に形成されていて、該一端に先端面４６ａを有し、その他端（図１０における上端）に、前記クッション収容孔１２ｃと略同径かそれよりも若干小径のフランジ部４６ｂが形成されている。さらに、前記クッションホルダ４７は、上記その一端（図１０における下端）と他端（図１０における上端）との間に貫通孔４８を有する略円筒状に形成されていて、その外周面に前記収容孔１２ｃの雌ネジに螺合させる雄ネジが形成された筒状部４７ａと、該筒状部４７ａの下端に該筒状部４７ａ及び前記クッション収容孔１２ｃよりも大径に形成された鍔部４７ｂとを有している。

ここで、前記クッションホルダの貫通孔４８は、上端側の大径部４８ａと、下端側の小径部４８ｃと、両者に間に位置する中径部４８ｂとにより構成されている。また、前記クッションロッド４５は、該ホルダの貫通孔４８に摺動可能に挿通されて、該ホルダ４７の下端の開口から出没できるよう、該小径部４８ｃよりも若干小径に形成されている。一方、前記クッションロッドのフランジ部４５ｂは、該大径部４８ａの径よりも若干小径に形成されていると共に、該中径部４８ｂよりも大径に形成されていて、該大径部４８ａ内に配置されている。そのため、前記当接部４２に停止ローラ４１が当接していない時には、ロッド４５をホルダ４７の下端から突出させた状態で、該フランジ部４５ｂが、該大径部４８ａと中径部４８ｂとの境界に形成された段部４８ｄに係止され、該クッションロッド４５が貫通孔４８から下方に抜脱しないようになっている。

そして、前記当接部においては、前記クッション部材４６は、前記収容孔１２ｃ内に、そのフランジ部４６ｂを該クッション収容孔１２ｃの底面に当接させた状態で収容され、前記クッションロッド４５が、そのフランジ部４５ｂを該クッション部材４６の先端面４６ａに当接させると共に前記クッションホルダの内周の段部４８ｄに係止させて、該クッション部材４６と同軸に配置され、さらに、上述したように、前記ホルダ４７が、その下端の鍔部４７ｂの開口から、クッションロッド４５の当接面４５ａを含む先端部を突出させた状態で、クッション収容孔１２ｃに螺合により固定され、前記クッション部材４６及びロッド４５をクッション収容孔１２ｃ内に保持している。
そうすることにより、レバー部材１３が上昇し、前記弁組立体１５が前記対向位置に到達して前記停止ローラ４１が前記ロッド４５に当接すると、図１０（ｂ）に示すように、クッション部材４６が圧縮されて、その衝撃が緩衝される。なお、そのとき、同図に示すように、ロッド４５の当接面４５ａは、ホルダ４７の開口と略面一となる位置まで押し上げられた状態となる。そして、該弁組立体１５が前記垂直移動機構により垂直移動をするに際しては、該停止ローラ４１がロッド４５の当接面４５ａに当接した状態で、該垂直移動方向に転動するようになっている。

次に、前記構成を有するゲートバルブ１の動作について説明する。図１左半部及び図４は、前記第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂが第１開口３及び第２開口４から離れて弁箱２の下端部に待避した全開位置を、前記弁組立体１５が占めている状態、すなわち、第１開口３に接続された図示しないプロセスチャンバと、第２開口４に接続された図示しないトランスファチャンバとが互いに連通され、ワークを両真空チャンバ間で搬送可能な状態を示している。このとき、エアシリンダ２０の駆動ロッド１１は下向きに完全に伸張して、第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂを含む弁組立体１５が最大限下降した位置に在る。そのため、前記圧縮ばね３１のばね力で各カムローラ３２ａ，３２ｂが各カム溝３３ａ，３３ｂの前記Ａ位置に配されることにより、前記駆動ロッド１１と弁組立体１５とが、前記ロッドアーム３０とカムフレーム３４とレバー部材１３とを介して一体化した状態にある。また、上述したように、前記第１及び第２ガイドローラ３６ａ，３６ｂのうち下方に配設された小径の第２ガイドローラ３６ｂのみが前記ガイド溝３５内に嵌合している。

なお、以下の説明において、相互に固定関係にある前記駆動ロッド１１とロッドアーム３０とカムフレーム３４とを「ロッド側アセンブリ」と呼び、同様に固定関係にある前記弁組立体１５（弁シャフト１０並びに第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂ）とレバー部材１３とを「シャフト側アセンブリ」と呼ぶ。

前記全開位置の状態から、第２シリンダ室２５内のエアを外部に開放すると共に、第１シリンダ室２４及び第３シリンダ室２６に圧力エアを供給して前記駆動ロッド１１を上昇させると、前記ロッド側アセンブリとシャフト側アセンブリとは互いに一体となって上昇する。すると、図１右半部及び図５に示すように、前記第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂがそれぞれ第１及び第２開口３，４にそれぞれ対向するが前記弁シール材８，９は弁シート面６，７から離間している前記対向位置に、前記弁組立体１５が到達する。

このとき、前記ロッド側アセンブリ及びシャフト側アセンブリの上昇初期においては、図４に示すように、ガイド溝３５に嵌合している下方の第２ガイドローラ３６ｂでカムフレーム３４がガイドされることにより、前記弁シャフト１０の軸線ｌ１が前記弁シート面６，７と平行に保たれた状態で、前記ロッド側アセンブリ及びシャフト側アセンブリの前記弁シート面６，７に対する平行移動が行われる。そして、前記弁組立体１５が前記対向位置に近づくと、図５に示すように、前記第１ガイドローラ３６ａも上端の開口から前記ガイド溝３５に嵌合する。

前記弁組立体１５が前記対向位置に到達すると、図５にも鎖線で示したように、前記停止ローラ４１が前記当接部４２に当接することにより、前記シャフト側アセンブリはその位置に停止する。しかし、前記シャフト側アセンブリの停止後も、前記第２シリンダ室２５内のエアを外部に開放しているため、前記ロッド側アセンブリは前記圧縮ばね３１を圧縮して更に上昇を続け、前記カムフレーム３４に形成された第１及び第２カム溝３３ａ，３３ｂが前記第１及び第２カムローラ３２ａ，３２ｂに対してそれぞれ上昇する。前記各カム溝３３ａ，３３ｂは、図６に示すように、駆動ピストン２３がストップピストン２２のストッパー２２ａに当接するまでそれぞれ上昇する。このとき、図７に示すように、前記各カムローラ３２ａ，３２ｂは各カム溝３３ａ，３３ｂの前記Ｂ位置にそれぞれ移動するが、その際、これらカムローラ３２ａ，３２ｂは、傾斜する前記各カム溝３３ａ，３３ｂの溝壁に押されて前記第１開口３の弁シート面６に近付く方向に、該弁シート面６に対し垂直移動する。その結果、前記シャフト側アセンブリは、該各カムローラ３２ａ，３２ｂと一緒に同じ方向に移動するため、前記弁組立体１５は前記第１閉塞位置に移動し、前記第１弁体５Ａの弁シール材８が前記弁シート面６に押し付けられて前記第１開口３が密閉される。そして、このようにして密閉されたプロセスチャンバ内でワークが処理される。

ところで、このようなワーク処理時にプロセスチャンバ内に発生するラジカルは、第１弁体５Ａの弁シール材８を劣化させるため、該弁シール材８を定期的に交換する必要性がある。また、プロセスチャンバ内も定期的に清掃する必要性がある。そこで、本発明に係るゲートバルブ１では、そのようなメンテナンス時にも、図８に示すように、第２弁体５Ｂによってトランスファチャンバに通じる第２開口４を密閉することにより、該トランスファチャンバ内を真空状態に維持することができるようになっている。

前記メンテナンスをする際には、第２シリンダ室２５及び第３シリンダ室２６のエアを外部に開放すると共に、第１シリンダ室２４に圧力エアを供給して前記駆動ロッド１１を上昇させる。各カム溝３３ａ，３３ｂは、図８に示すように、ストップピストン２２がヘッド側端に当接するまでそれぞれ上昇する。このとき、図９に示すように、各カムローラ３２ａ，３２ｂは各カム溝３３ａ，３３ｂの前記Ｃ位置に移動するが、その際、これらカムローラ３２ａ，３２ｂは、傾斜する前記カム溝３３ａ，３３ｂの溝壁に押されて前記第２開口４の弁シート面７に近付く方向に、該弁シート面７に対し垂直移動する。その結果、前記シャフト側アセンブリは、該各カムローラ３２ａ，３２ｂと一緒に同じ方向に移動するため、前記弁組立体１５は前記第２閉塞位置に移動し、前記第２弁体５Ｂの弁シール材９が前記弁シート面７に押し付けられて前記第２開口４が密閉される。
このように、前記メンテナンス中に前記第２開口４を密閉して、それに接続されたトランスファチャンバの真空状態を維持することにより、当該トランスファチャンバをそのまま継続して使用することができ、しかも、前記メンテナンス後の装置の立ち上げも迅速化することができる。

以上のように、前記弁組立体１５の前記対向位置から第１閉塞位置、又は第２閉塞位置への移動は、２つのガイドローラ３６ａ，３６ｂがカムフレーム３４の各カム溝３３ａ，３３ｂにそれぞれガイドされることにより、前記弁シート面６，７に対し垂直に行われるが、前記弁シール材８，９が弁シート面６，７に押し付けられた時に、弁体５Ａ，５Ｂが弁シート面から受ける反力は、前記カムフレーム３４を通じて前記２つのガイドローラ３６ａ，３６ｂにより受け止められる。

具体的には、図７及び図９に示すように、弁組立体１５が前記第１閉塞位置又は第２閉塞位置に在る時に、弁体５Ａ，５Ｂが弁シート面６，７から受ける反力をＦ、前記第１ガイドローラ３６ａがカムフレーム３４から受ける作用力（カムフレームが第１ガイドローラ３６ａから受ける反力）をＷ２、前記第２ガイドローラ３６ｂがカムフレーム３４から受ける作用力（カムフレームが第２ガイドローラ３６ｂから受ける反力）をＷ１とし、前記弁体５Ａ，５Ｂの中心と前記第１ガイドローラ３６ａの中心との距離をＬ１、該第１ガイドローラ３６ａの中心と前記第２ガイドローラ３６ｂの中心との距離をＬ２とすると、
Ｗ１×Ｌ２＝Ｆ×Ｌ１
Ｗ２＝Ｆ＋Ｗ１＝（１＋Ｌ１／Ｌ２）Ｆ
が成立する。なぜならば、第１及び第２弁体５Ａ，５Ｂが弁シート面６，７から受ける反力Ｆと、カムフレーム３４が第２ガイドローラ３６ｂから受ける反力Ｗ１とによる、第１ガイドローラ３６ａ回りのモーメントは釣り合っており、また、該反力Ｗ２は、該反力Ｆと該反力Ｗ１との和に等しくなるからである。すなわち、第１ガイドローラ３６ａは、第２ガイドローラ３６ｂよりも大きな作用力をカムフレーム３４から受けることとなるため、上述したように、該第２ガイドローラ３６ｂよりも径を大きくすることにより補強されている。特に、本実施形態においては、前記弁体５Ａ，５Ｂの中心と前記第１ガイドローラ３６ａの中心との距離をＬ１が、該第１ガイドローラ３６ａの中心と前記第２ガイドローラ３６ｂの中心との距離をＬ２よりも長くなっていて、Ｗ２がＦの２倍よりも大きくなるため、第１ガイドローラ３６ａを補強することがより望ましい。

なお、前記ゲートバルブ１の第１及び第２開口３，４を密閉状態から開放する時、すなわち、弁組立体１５を第１閉塞位置又は第２閉塞位置から全開位置に移動させる場合には、上述したゲートバルブ１の各開口３，４を閉塞する行程と逆の動作を行わせれば良い。

このように、前記ゲートバルブ１によれば、第１弁体５Ａと第２弁体５Ｂと弁シャフト１０から成る弁組立体１５を、第１開口３及び第２開口４廻りの各弁シート面６，７に対して垂直移動させることで、これら弁シート面６，７に各弁体５Ａ，５Ｂの対応する弁シール材８，９をそれぞれ無摺動にて接離させることができるため、プロセスチャンバに接続される第１開口３ばかりではなく、トランスファチャンバに接続される第２開口４を開閉する際にも、弁シール材８，９の捩れや、摩耗粉の発生等を抑制することが可能となる。その結果、プロセスチャンバや第１弁体５Ａの弁シール材８等のメンテナンス作業時に第２開口４を閉塞するにあたっても、弁シール材９の捩れによる真空漏れや、摩耗粉の発生等を抑制することが可能となり、メンテナンス作業の効率化を図ることができる。

以上において、本発明の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明はそれらに限定されるものではなく、本発明の要旨から逸脱しない範囲において、様々な設計変更ができることは言うまでもない。

１ ゲートバルブ
２ 弁箱
３ 第１開口
４ 第２開口
５Ａ 第１弁体
５Ｂ 第２弁体
６，７ 弁シート面
８，９ 弁シール材
１０ 弁シャフト
ｌ１ 弁シャフトの軸線
１１ 駆動ロッド
１２ ボンネット
１３ レバー部材
１５ 弁組立体
３０ ロッドアーム
３１ 圧縮ばね
３２ａ 第１カムローラ
３２ｂ 第２カムローラ
３３ａ 第１カム溝
３３ｂ 第２カム溝
３４ カムフレーム
３５ ガイド溝
３６ａ 第１ガイドローラ
３６ｂ 第２ガイドローラ
４０ ストッパー機構
４１ 停止ローラ
４２ 当接部

Claims (5)

1. 互いに対向する側壁に、プロセスチャンバが接続される第１開口、及びトランスファチャンバが接続される第２開口が設けられ、これら開口廻りに互いに平行を成す弁シート面がそれぞれ形成された弁箱；
   長手方向に先端部と基端部を有する弁シャフトと、該弁シャフトの先端部に取り付けられ、前記各弁シート面に対応する弁シール材をそれぞれ備えたプレート状の第１及び第２弁体と、により構成された弁組立体；
   該弁シャフトに駆動ロッドが連結されたエアシリンダ；
   を有していて、
   前記エアシリンダにより前記弁組立体を、前記各弁体が前記各開口と非対向をなす全開位置から、該各弁体が前記各開口に対向する対向位置を経て、前記第１弁体の弁シール材が前記第１開口廻りの弁シート面に押し付けられて該第１開口を閉塞する第１閉塞位置、及び、前記第２弁体の弁シール材が前記第２開口廻りの弁シート面に押し付けられて該第２開口を閉塞する第２閉塞位置に移動させることができるように構成されたゲートバルブであって、
   前記ゲートバルブは、前記駆動ロッドと弁シャフトとを相対的に変位可能なるように連結する連結機構と、前記弁組立体を前記各弁シート面に対して平行移動させる平行移動機構と、該弁組立体を前記各弁シート面に対して垂直移動させる垂直移動機構と、前記平行移動機構により前記弁組立体が前記全開位置から対向位置に至った時に、該弁組立体の平行移動を停止させると共に、前記垂直移動機構による該弁組立体の垂直移動を許容するストッパー機構とを有し、
   前記連結機構は、前記駆動ロッドに固定されたロッドアームと、前記弁シャフトの基端部に固定されたレバー部材と、該レバー部材と前記ロッドアームとの間に介設された圧縮ばねとを有し、
   前記平行移動機構は、前記レバー部材の左側面と右側面とにそれぞれ対面するように前記ロッドアームに固定された左右一対のカムフレームと、それぞれのカムフレームに前記平行移動方向に形成されたガイド溝と、前記弁箱が取り付けられたボンネットに固定の左右一対のローラフレームのそれぞれに複数取り付けられて前記ガイド溝に嵌合するガイドローラとを有し、
   前記垂直移動機構は、前記一対のカムフレームのそれぞれに複数形成されたカム溝と、前記レバー部材の左右側面のそれぞれに複数設けられ、前記各カム溝にそれぞれ嵌合させたカムローラとを有し、前記各カム溝は、前記平行移動方向において、前記弁体側の始端位置とそれと逆側の終端位置とこれらの間に設けられた中間位置とを有していて、前記垂直移動方向において、前記中間位置は始端位置よりも前記第１開口側に設けられ、前記終端位置は始端位置よりも前記第２開口側に設けられており、前記弁組立体の前記全開位置から対向位置に至る平行移動時には前記カムローラが前記始端位置に配されていて、該カムローラが中間位置に移動した時に、前記弁組立体が前記第１閉塞位置を占め、該カムローラが前記終端位置に移動した時に、該弁組立体が第２閉塞位置を占めるように構成されている、
   ことを特徴とするゲートバルブ。
2. 前記左右一対のカムフレームにそれぞれ形成されたガイド溝は、その前記弁体側の端部に溝幅が拡大された拡幅部を有しており、前記左右のローラフレームのそれぞれに取り付けられた複数のガイドローラのうち、最も前記弁体側に配されたものが、その他のものよりも大径に形成されていて、前記拡幅部に嵌合される、
   ことを特徴とする請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 前記ストッパー機構は、前記垂直移動方向に回動自在に設けられた停止ローラと、前記停止ローラが接離する当接部とを有し、
   これら停止ローラ及び当接部が、前記レバー部材及び前記ボンネットに互いに対向させてそれぞれ設けられており、
   前記平行移動機構により前記弁組立体が前記全開位置から対向位置に至った時に、前記停止ローラが当接部に当接して前記弁組立体の平行移動を停止させ、前記垂直移動機構により該弁組立体が垂直移動する時に、該当接部上を停止ローラが転動す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。
4. 前記ストッパー機構において、前記停止ローラと当接部との対が、前記弁シャフトを挟んだ左右両側に設けられている、
   ことを特徴とする請求項３に記載のゲートバルブ。
5. 前記当接部が、前記停止ローラが転動可能に当接する当接面を長手方向の一端に備えたクッションロッドと、該クッションロッドの長手方向の他端側が当接するクッション部材とにより構成されている、
   ことを特徴とする請求項３又は請求項４に記載のゲートバルブ。

Images