JP2018538490A - スライドガイド式駆動部を備える真空アングル弁 - Google Patents

Abstract

流路を略ガス密に遮断する弁（１０）は、弁ハウジング（１１）を備え、弁ハウジング（１１）は、第１の軸線方向の第１のポート（１２）と、第２の軸線方向の第２のポートと、第１のポート（１２）を取り巻いていて、流動室の流路内に配置されている弁座とを有している。加えて弁（１０）は、弁部材（１７）を備え、弁部材（１７）は、弁部材（１７）の、弁座に面した閉鎖面が、流路を遮断すべく、弁座と接触可能であるとともに、流路を開放すべく、離間可能であるように、運動軸線（１８）に沿って弁座の面に対して垂直に摺動可能である。さらに弁は、弁部材（１７）の摺動を提供するモータライズされた駆動ユニットを備えている。弁部材（１７）は、接触要素（１６）を有する弁棒（１５）を有し、駆動ユニットは、ガイド機構（２３）を有し、ガイド機構（２３）は、作動軸を中心に回転可能に支持される作動要素（２５）を有し、作動要素（２５）は、作動軸を中心に制御されて回転可能に配置されており、作動要素（２５）の形状により、作動軸からの間隔が所定の回転角度範囲内で変化する外周のトラックを規定している。作動軸とトラックとの間の間隔は、作動軸を中心とする作動要素（２５）の回転により調整可能である。駆動ユニットと弁部材とは、作動要素（２５）の回転により弁部材（１７）が可動であり、これにより流路を遮断あるいは開放することができるように、接触要素（１６）とガイド機構（２３）とが協働するよう配置されている。

Description

本発明は、請求項１の上位概念部に記載の、コーナ部をなすように配置される２つのポート間の流路を略ガス密に遮断する弁用の駆動部に関する。この種の弁は、とりわけ真空技術において使用され、特に真空アングル弁と称される。

冒頭で挙げた形態の弁は、従来技術において様々な実施の形態で公知である。真空弁は、特に、保護雰囲気中でできる限り異物粒子の存在なしに行わなければならないＩＣおよび半導体製造の分野で使用される。

従来技術において公知の、例えば米国特許第６７７２９８９号明細書（US 6,772,989 B2）に記載の弁は、方向に関して互いに垂直に配置される２つのポートを有する弁ボディと、流動室内の、両ポートを接続する流路内に配置される弁座と、弁座に対向する開口とを備えている。この開口を閉鎖する弁カバー内には、空気圧式のシリンダシステムのピストンが配置されており、ピストンは、弁棒を介して、弁座を開閉する弁傘部を駆動する。弁カバーは、ブーツプレート（ベローズプレート）によりガス密に開口に取着されている。弁傘部と弁カバーとの間の戻しばねは、弁座を開放したときに圧縮されるので、弁は、ばね力によって閉弁する。弁カバーは、ポートを有し、このポートは、ブーツプレート側に存在していてピストンにより画定される圧力室内に圧縮空気を供給し、排出する。弁棒を包囲するブーツの両端は、ガス密に、ブーツプレートの内側の縁面と、弁傘部とに取り付けられている。弁傘部は、弁座に面した面に、リング形の保持溝を有し、保持溝内には、シールリングが配置されている。

弁ハウジングは、一般に、アルミニウムまたは特殊鋼から製造されているか、またはアルミニウムその他の好適な材料により内部コーティングされている一方、弁傘部およびブーツは、大抵の場合、鋼からなっている。その長手方向軸線に関して傘部の移動行程の範囲内で伸縮可能なブーツが、流動室を空気密に戻しばね、弁棒および圧力室から封止している。使用されるブーツは、特に２タイプある。１つは、ダイヤフラム形ブーツであり、もう１つは、ベローズ形ブーツである。ベローズ形ブーツは、ダイヤフラム形ブーツに対して、溶接シームを有さず、より容易にクリーニング可能である点で優れているが、より小さい最大行程を有している。

このような従来技術において公知の弁は、特に、流動室内で弁を貫流するガスに対して、種々異なる材料、特に一方では、弁ハウジングのアルミニウムがさらされ、他方では、ブーツおよび傘部の鋼がさらされているという欠点を有している。多くのガスで、ガスと弁の材料との間で反応が起こってしまうことがあり、そのため、弁の流動室内では、できる限り単一の材料のみが使用されることが望ましい。鋼の存在がまったく望まれないプロセスも少なくない。これにより、弁の流動室内で実質的にアルミニウムのみまたはその都度のプロセスに好適なその他の材料のみが使用される、冒頭で挙げた形態の弁を提供することが企図される。しかし、特にアルミニウムは、大きく伸長することが可能なブーツを製造するには好適とは言い難い。

国際公開第２００６／０４５３１７号（WO 2006/045317 A1）において公知の別のアングル弁は、弁を開閉する手動運転可能な機構を備えている。例えば１８０°回転可能なレバーが、機構の内部から突出しており、同じく回転可能に支持される内側のスライドガイドに結合されている。レバーの運動と、スライドガイドの、このスライドガイドに従動する要素との協働とにより、弁の開閉が実現可能である。このシステムは、その特別な構造に起因して、内部の機構を周囲環境に連通させてしまう比較的大きな領域を有している（レバーを動かすためにハウジングに設けられたスリット）。

これにより、真空技術において使用されるシステム全般についての、このような構造の大きな欠点としては、異物その他の環境影響（例えば粒子の発生と分配、機構内への湿分の侵入等）に対するこのスライドガイド機構の脆弱性と、これによって引き起こされる、弁の信頼性の高い機能形式に対する悪影響、特に長期的な悪影響とがある。

このシステムの別の欠点は、ここで実現されている操作可能性に起因して不足した、弁閉鎖位置の精緻な制御可能性である。ここでは、第１に、如何に正確に体積流量が弁により制御され得るか、そして第２に、如何に迅速に、プロセスに合わせて、弁の閉鎖または開放が実施されるかは、使用者の技能にのみ委ねられたままである。

その際、例えばこのような弁の制御された開閉は、生産プロセスの枠内で所望されており、弁の制御された開閉が可能であれば、弁の状態変化（開放／閉鎖）を、プロセスチャンバのロードまたはアンロードと時間的に合わせて実施することができる。

このような調整された制御により、顕著な時間的節約、ひいては大幅に効率的なプロセスが達成可能である。

それゆえ本発明の課題は、上述の欠点が解消され、改良された、真空領域で使用するアングル弁を提供することである。

特に本発明の課題は、機能不全が実際に生じた場合に駆動機構の迅速かつ簡単な置換を、特に流動室内または弁の内部へのアクセスなしに可能にした、またはこのような不全に対する脆弱性を少なくとも軽減したこのような真空アングル弁を提供することである。

さらに課題は、精緻なまたは（生産プロセスに）適合された、制御可能な上述の形態のアングル弁を提供することである。

これらの課題は、独立請求項の特徴部に記載の特徴を実現することで解決される。本発明を代替的にまたは有利に発展させる特徴は、従属請求項に看取可能である。

流路を略ガス密に遮断する本発明に係る（真空）弁は、弁ハウジングを備え、弁ハウジングは、第１の軸線方向の第１のポートと、第１の軸線に対して略垂直に延びる第２の軸線方向の第２のポートとを有している。その結果、両ポートは、互いに直角にかつコーナ部をなすようにポジショニングされている。ポートの軸線は、例えばその長手方向の延び、配置される管の延び、または流動室内への流入面により規定される。ポートは、例えば円形の横断面を有している。第１のポートは、弁座により取り囲まれ、弁座は、第１のポートと第２のポートとを互いに接続する流動室の流路内に配置されている。流動室は、弁の閉鎖または開放された状態において、両ポートの少なくとも一方からガスが流動可能な弁の区間である。

さらに弁は、弁部材、例えば柱状のピストンを備え、弁部材は、少なくとも部分的に流動室内で運動軸線に沿って弁座の面に対して垂直に所定の移動行程分軸方向で案内されて摺動可能である。この運動軸線は、実質的に第１の軸線に相当する。しかし、これとは異なり、この軸線が多少異なる方向に延びていることも可能である。この部材の摺動により、この部材の、弁座に面していて特に第１のシール体、例えば取り付け溝内に存在するＯリングの形態のシール体を有する閉鎖面は、弁座と接触可能であるか、または接触状態を解消可能である。これにより流路は、略ガス密に遮断または開放される。閉鎖面は、弁部材の端面により形成される。閉鎖面と、弁座の面とは、互いに上下に配されていることができるように形成されている。好ましくは、弁部材の運動軸線は、両面に対して垂直に延びている。しかし、これとは異なり、両面は、斜めにまたは非平たんに構成されていてもよい。この場合の閉鎖面および弁座の面は、平均した仮想面と解すべきであり、この平均した仮想面に対して、軸線は垂直に延びている。

本発明に係る弁の１つの利点は、実質的に弁ハウジングおよび弁部材（ピストン）だけが弁の流動室に直接隣接していることにある。これにより、弁を通流する媒体、例えばガスに対しては、平滑に形成することができる閉鎖面、弁部材の平滑に形成することができる外面および弁ハウジングの内面だけがさらされているので、この弁は汚染傾向をほとんど示さず、ガスの可能な反応面は僅かである。このことは、特に真空領域で使用したときに有利であり、真空領域では、粒子を回避することが、典型的に、このような真空弁に課された主な要求である。弁部材は、特にアルミニウムその他の好適な材料から製造可能であり、その結果、流動室内で単一の材料のみを使用することが可能である。これにより、弁構成部材とガスとの間で意図せず反応が起こってしまう危険は、低下する。さらに、流動室の、貫流に直接関与する容積の割合は、比較的大きく、その結果、流動損失は、僅かである。

加えて弁は、弁部材を運動軸線に沿って摺動させる、モータライズされて運転される駆動ユニットを備えている。こうして、弁の開閉は、駆動ユニットの動作の所定の制御によりコントロールされ、これにより精緻に実施され得る。

さらに弁部材（例えばピストン）は、弁棒を有し、弁棒は、弁棒に配置されている接触要素を有しており、接触要素は、例えばピンまたはボルトである。弁棒は、特に弁機能を提供する可動の弁部材と、駆動ユニットとの間の結合部材を形成している。このような連結により、今や駆動ユニットの制御された運動が、弁部材のコントロール可能な運動に変換され得る。

駆動ユニットの運動を相応に変換すべく、駆動ユニットは、作動軸を中心に回転可能に支持される作動要素、例えばカムディスクを有している。作動要素は、作動軸を中心にモータライズされて制御されて回転可能に配置されており、作動要素の形状により、作動軸からの間隔が所定の回転角度範囲内で変化する外周のトラックを規定している。

このような配置により、作動軸とトラックとの間の間隔は、作動軸に関する所定の基準角度に関して、すなわち、作動軸に対する所定の相対角度位置に関して、作動軸を中心とする所定の回転角度位置への作動要素の回転により可変に調整可能となる。

弁部材の制御可能な所定の可動性を提供すべく、駆動ユニットと弁部材とは、駆動軸を中心とする作動要素の回転により弁部材が可動であり、これにより流路を遮断あるいは開放することができるように、弁棒の接触要素と駆動ユニットのガイド要素とが協働するよう互いに相対的に配置されている。

弁は、特に真空弁として、または特に真空アングル弁として形成されている。

本発明の好ましい一実施の形態に応じて、作動要素の回転時、作動要素の回転運動は、弁部材の線形運動に変換される。このような変換は、作動要素の回転方向によらずに実施されるため、これにより同じく２方向（回転方向毎に１つの線形運動方向）の、弁部材の相応の線形の運動を起こすことができる。

特にガイド機構は、ガイド要素を有し、ガイド要素は、作動要素の回転運動がガイド要素の線形運動に変換されるように形成され、かつ作動要素に対して相対的に配置されている。このためにガイド要素は、スライドガイドを有していてもよく、スライドガイドは、作動軸を取り巻いており、かつガイド要素は、作動要素とともに作動軸周りのスライドガイド式駆動部を形成している。

さらにガイド要素は、スライドガイドを形成する縦長の穴と、作動要素と機械的に協働するガイドウェブとを有する少なくとも１つのガイドプレートとして形成されていてもよい。

或る実施の形態によれば、ガイド機構は、平らなカムディスクとして形成される作動要素と、２つのプレートからなるガイド要素とを有している。作動要素は、平行に配置されるプレート間に同じく平行に配置されている。作動軸は、作動要素と、両ガイドプレートのそれぞれの縦長の穴とを貫いて延在している。これによりガイドプレートは、穴の寸法および形状により限られた範囲内で作動軸に対して相対的に可動である。両プレートは、ガイドウェブにより結合されている。加えてウェブは、ガイド機構のハウジング内に設けられた片側または両側の穴内へ延在しており、これらの穴は、その縦長の延在に関して実質的に両プレートの穴に相当する。このウェブには、作動要素の回転により力が及ぼされる。すなわちカムディスクは、ウェブと接触する。加えてガイドプレートは、弁棒の接触要素（ピン）に結合されている。これによりプレート同士は、互いに相対的に固定の位置関係を保って、穴とウェブとにより規制されて可動に存在している。プレートの穴が縦長であり、穴の幅が作動軸の直径に応じて形成されていれば、ガイド要素にとって唯一可能な運動として線形の運動が残る。相応の駆動ユニットを有するこのようなガイド機構をスライドガイド式駆動部と解することができ、スライドガイドは、上述の穴により提供されている。

作動要素の構成に関して、このために様々な形状および寸法が可能である。共通しているのは、作動要素の回転によりガイド要素の線形の摺動が提供されていることである。特にこのために、平らであって、偏心的に支持される、表面を投影したときに角が生じない物体、例えば楕円体が可能であり、楕円体は、その焦点の１つにおいて、それを中心に回転可能に支持されている。

或る実施の形態によれば、作動要素の外周のトラックは、基準角度に関して、つまり、一定の基準方向に関して、作動軸と、作動要素のエッジ（＝発生させることのできる間隔変化に関して重要となる表面の縁部）との間の、回転角度に依存した間隔を規定する。

トラックは、少なくとも部分的に所定の勾配を有し、特に作動軸とトラックとの間の間隔は、同じ回転角度範囲に関して同じ強さで、つまり同程度において変化する。これにより、作動要素の連続的な回転により、ガイド要素の同じく連続的な線形運動が実現され得る。

作動要素の形状は、要素が一方向で回転するとき、間隔の増加または減少だけが起こるのではなく、その際、回転しても、間隔が一定にとどまるか、または以前の増加とは反対に再減少するか、もしくはこれとは反対に以前の減少とは反対に再増加するように構成されていてもよい。また、間隔変化の変動は、回転角度を介して規定されていることができる。

別の一実施の形態によれば、上述の間隔は、作動要素の第１の回転角度位置（α）で最小、第２の回転角度位置（β）で最大であり、第１の回転角度位置と第２の回転角度位置との間には、少なくとも９０°、特に少なくとも１８０°または少なくとも３６０°の回転角度差がある。作動要素の形成次第では、最小の間隔から最大の間隔まで変化するために、特に５４０°またはそれ以上の要素の回転が必要であってもよい。

作動要素の構成に関して、作動要素は、カムディスクとして形成されていてもよく、カムディスクの表面画定線が規定する作動軸からの間隔は、少なくとも部分的に、作動軸を中心とする第１の回転方向でのカムディスクの回転に関して、主として増加する。カムディスクは、構造的に特に渦巻き形に形成されていてもよい。

さらに外周のトラックは、少なくとも部分的に螺線状に延びており、少なくとも３６０°、特に３６０°超の回転角度範囲にわたって延在していてもよい。これにより螺線形状は、例えば、弁部材の閉鎖位置から弁部材の最大の開放位置への変化が作動要素の複数回の回転を必要とし、このとき、接触要素が連続的に線形に一方向に押されるか、または引かれるように、密に構成されていてもよい。

本発明の特殊な一構成によれば、作動軸は、駆動ユニットの駆動軸により形成されており、作動要素は、駆動軸を中心に回転可能に支持されている。すなわち作動要素は、直接、駆動シャフトの回転運動により相応に連動される（それぞれ同じ角度）。

これとは異なり、作動軸は、例えば駆動軸に対して平行にずらされて配置されていて、増速機構または減速機構により、駆動軸を介して、こうして規定された変速比で駆動可能であってもよい。

本発明の別の一実施の形態は、ガイド機構と弁棒との協働に関する。この場合、接触要素と作動要素とは、接触要素が作動要素の外周のトラックと直接接触し（つまり、介在するガイド要素、例えば上述のガイドプレートがなく）、かつ運動軸線に沿った接触要素の線形の運動が作動要素の回転運動により提供可能であるように協働する。この場合、接触要素には、作動要素とのその都度の接触点において面法線とは反対方向の力が加えられてよく、これにより接触要素は、作動要素に向かって押圧され得る。このような付勢は、例えば付勢されたばねにより提供されていてよい。

換言すれば、例えばピンとして形成される接触要素と、作動要素とは、弁部材の運動を起こすために接触していてよく、作動要素の回転によりピンは、駆動軸と作動要素の画定面との間の、その際に変化する間隔により、作動軸から離れる方向または作動軸に近付く方向で動かされる（このためにピンは、特に例えば弁部材に配置されるばねによりこのような接触位置へ予め付勢されている）。これにより、弁部材のまさにそのような運動が引き起こされ、流路は、これにより制御されて閉鎖可能あるいは（部分的に）開放可能である。

別の一実施の形態に応じて、弁部材は、予め付勢されており、この付勢は、作動要素の閉鎖角度位置では、接触要素に及ぼされる反力が、最大でも、こうして形成される付勢力より小さく、弁部材の閉鎖面がその際、弁座と接触状態にあるように設定されていることができる。作動軸を中心とする所定の回転角度分の作動要素の回転により、その後、作動要素の開放角度位置であって、付勢力とは反対方向の、付勢力より大きな力が接触要素に及ぼされ、弁部材の閉鎖面と弁座とがその後離間し、これにより流路が遮断されていない開放角度位置が調整可能である。

さらに弁ハウジングは、貫通開口を有していてもよく、弁棒は、貫通開口を貫いて延在するように配置され、かつ構成されており、接触要素は、弁ハウジング外に存在している。これにより、弁内部と外部との間の移行領域は、極めて小さく、ひいては、異物の侵入に対して強く維持され得る。加えて、駆動機構への結合部材をなす接触要素は、ハウジング外に存在しているので、こうして駆動部品の交換は、極めて簡単に、弁内部あるいはプロセス容積内にアクセスすることなしに実施可能である。このとき、接触要素をガイド機構から機械的に分離さえすればよい。このことは、特にピン（ボルト）の簡単な解除により実施可能である。

接触要素の構成に関して、弁棒の一端に設けられる接触面が接触要素を形成するようにしてもよい。これとは異なり、接触要素は、機械的にガイド機構、特にガイド要素に結合されている結合ピンとして形成されていてもよい。

以下に、本発明に係る装置について、図面に略示した具体的な実施例を参照しながら、純粋に例示的に詳しく説明する。ここで、本発明のさらなる利点についても説明する。

本発明に係る駆動ユニットを備えるアングル弁の第１の実施の形態を示す図である。 図２ａ，ｂは、モータライズされた駆動ユニットを備える本発明に係るアングル弁の別の実施の形態の横断面図である。 図３ａ，ｂは、本発明に係る弁の別の実施の形態を閉鎖位置と開放位置とで示す縦断面図である。

図１は、好ましくは真空領域で使用され、駆動ユニット２０を備えるアングル弁として形成されている本発明に係る弁１０を示している。

アングル弁１０は、第１のポート１２と第２のポート１３とを有する弁ハウジング１１を備えている。ポート１２，１３は、互いに略直交に方向付けられている。第１のポート１２は、相応に第１の軸線１２’を規定し、第２のポート１３は、第２の軸線１３’を規定し、これらの軸線１２’，１３’は、同じく相応に互いに直交している。両軸線の交点は、ハウジング１１内部に位置している。

両ポート１２，１３により、媒体または流体のための流路が規定されており、流路は、ハウジング１１を貫いて延在し、弁１０により遮断あるいは開放され得る。

駆動ユニット２０は、制御可能なモータ２１を有し、モータ２１の駆動シャフト２２は、駆動機構２３（ガイド機構）により弁１０の閉鎖部品に構造的に接続されている。

弁ハウジング１１内には、可動の弁部材が配置されており、弁部材は、閉鎖面を有し、閉鎖面により、ハウジング側の弁座との接触時、流路をガス密に遮断することができる。この弁部材は、例えばブーツを有するピストンとして形成されていることができる。弁部材には、弁棒１５が接続している。ハウジング１１は、封止される貫通開口１４を上面に有し、貫通開口１４を通して弁棒１５が案内されている。さらに弁棒１５には、接触要素、例えばピンまたはボルトが配置されており、接触要素は、モータ２１の駆動軸２２に間接的に（ガイド機構２３により）機械的に接触している。これにより、駆動軸２２の回転によって弁棒１５の略線形の運動が実現できる。

生じる可能性のある環境影響（機構内への粒子または湿分の侵入）から保護するために、ガイド機構２３を、あるいはモータ２１も含めてこの機構２３を、付加的にハウジング内に格納してもよく、この場合は、結局、モータ２１の動作を制御するための接続ケーブルだけが、このようなハウジングを通して案内される。このカプセル化により、有害な環境影響の負の作用は、低減あるいは完全に回避され得る。

図２ａおよび２ｂは、モータライズされた駆動ユニット４０を備える本発明に係る真空アングル弁１０’の一実施の形態を横断面図で示している。図２ａは、弁１０’の閉鎖された状態を示し、図２ｂは、開放された状態を示している。

閉鎖された状態では、内部の弁部材３７の閉鎖面３８が、ハウジング３１の弁座３６と接触している。弁部材３７あるいは閉鎖面３８は、加えてシール材料３９、例えばフッ素ポリマーから製造されるＯリングを有し、このシール材料３９は、対応する弁座３６の形状に応じて配置、特に一体成形されている。

弁座３６は、弁１０’の第１のポート３２周りに配置されている。アングル弁１０’の第２のポート３３は、第１のポート３２に対して直交に方向付けられている。

第１のポート３２により規定される第１の軸線に対して特に平行または同軸に位置する運動軸線３０、つまり、特に第１の軸線に相当する運動軸線３０に沿って、弁部材３７を動かすことで、弁１０’は、開放あるいは閉鎖され得る。これにより、弁１０’を貫く流路は、遮断または開放され得る。

弁部材３７は、本実施の形態では、図示のようにブーツを有するピストンとして形成されており、ピストンは、弁ハウジング３１内を略軸方向で運動軸線３０に沿って摺動可能である。ピストンには、ばねにより力が加えられ、これによりピストンが、弁座３６に向かって押圧され、こうして加えられたばね力だけで弁１０’のガス密の閉鎖を提供するようになっていてもよい。ブーツは、本実施の形態では、ブーツの上下の部分だけがひだを有して構造化されている一方、中央部分は、平滑な側面を有して製造されているように形成されている。これにより、（貫流するプロセス媒体の）可能な反応面積の顕著な減少が達成可能である。

弁棒３５は、ハウジング１１の、第１のポート３２に対向する側において、ハウジング１１から突出している。このために設けられた貫通開口には、周囲に対する弁内室の封止が、弁棒３５が動いているときも保証されているように、相応にシール部品が設けられている。このような構成により、弁駆動部のためのインタフェース、すなわち、弁の内室と周囲環境との間の移行部は、極めて小さく維持されることができ、その結果、一方では、弁ハウジング内の駆動機構およびプロセス容積が汚染されてしまうおそれは、大幅に改善、すなわち、低減され得る。さらに、このような解決手段は、外部の駆動機構、すなわち駆動ユニットの、例えば故障時の極めて簡単な交換可能性を提供する。このために弁内部あるいはプロセス容積へのアクセスは、不要であり、これにより、生産プロセスは、このような交換時、影響を受けないか、あるいは仮に受けても僅かにすぎない。

弁棒１５は、ガイド機構４３に向かって延在しており、ガイド機構４３は、弁棒１５、ひいては弁部材３７全体を制御して動かすように形成され、かつ配置されている。ガイド機構４３は、作動要素４５を有し、作動要素４５は、駆動ユニット４０のモータ４１の駆動シャフト４２に結合されている。

作動要素４５の回転位置に基づいて、運動軸線３０に沿った弁部材３７の位置が規定され、場合によっては変更され得る。換言すれば、ガイド機構４３の構成と、弁棒に対する相対的な配置とにより、作動要素４５の回転運動は、弁棒３５あるいは弁部材３７の線形運動に変換される。

図２ｂに看取可能であるように、流路は、弁１０’の図示の開放された状態では、開放されており、すなわち、媒体（例えばガス）または流体は、両ポート３２および３３の一方から他方に向かって流動可能である。開放位置は、ばね力とは反対方向に加えられる力により引き起こされ、このことは、ばねの圧縮に至る。この反力は、駆動ユニット４０により、特に作動要素４５の規定された角度位置により制御されて調整可能かつ変更可能である。

ガイド機構４３の機能形式および弁棒３５との協働については、図３ａおよび３ｂに示した一実施の形態との関連で例示的に説明する。

図３ａは、本発明に係る弁１０の一実施の形態を閉鎖位置で示し、図３ｂは、この弁１０を開放位置で示している。実質的に図１に則したアングル弁１０を縦断面図で示している。アングル弁１０は、好ましくは、真空領域で使用、すなわち、例えば真空条件下で運転されるプロセスチャンバを開閉する真空アングル弁として形成されている。

弁ハウジング１１内には、実質的に運動軸線１８に沿って可動の弁部材１７が配置されている。弁部材１７の閉鎖面を、ポート１２周りに延在するように形成された弁座と接触させることにより、ハウジング１１を通る流路を遮断することができる。好ましくは、このために弁座または閉鎖面は、少なくとも部分的に弾性的な材料から製造されるシール、例えばエラストマーからなるシールを有している。

加えて弁１０は、ばね１９を備え、ばね１９は、弁ハウジング１１と弁部材１７との間で予め付勢されて存在しており、これにより、ポート１２方向の力を引き起こす。図示の形態では、ばね１９は、弁棒１５周りに同心に配置されている。しかし、本発明は、このような配置とすること、またはそもそもばね１９を設けることに限定されず、代替的なばね配置、例えば弁棒１５に対して平行なばね配置を有する実施の形態や、相応の付勢力を加える代替的な部品、例えば弾性的に圧縮可能な部品を有する実施の形態も包含するものである。

弁棒１５は、一方のハウジング面、本実施の形態では上面を貫いて案内されている。弁棒１５と、上面のハウジング壁との間には、シール材料が設けられており、これにより、一方では、弁内部と外部周囲との間での媒体交換を防止し、他方では、弁ボディ内への異物（汚れ、粒子残渣等）の侵入を回避することができる。図示の実施の形態では、弁棒１５は、ピンあるいはボルトの形態の接触要素１６を有している。接触要素は、代替的には（図示せず）、弁棒１５の一端側により形成されているか、特殊に構成された接触面により形成されているか、またはガイド機構２３との機械的な結合を形成する類似の部品により形成されていることができる。接触要素１６は、駆動ユニットと弁部材１７の接続を提供する目的で設けられている。これにより、駆動ユニットによる弁部材１７の制御された運動または作動が可能となる。

駆動ユニットは、ガイド機構２３を有し、ガイド機構２３は、駆動ユニットあるいはモータの駆動シャフト２２（駆動軸）に結合されている。シャフト２２の回転運動は、機構２３により所望の形式で下流へ伝動され、かつ変換され得る。

ガイド機構２３は、ここに示した実施の形態では、作動要素２５を有し、作動要素２５は、駆動軸２２に直接結合されている。これにより、軸２２の回転は、作動要素２５の等角の回転を意味している。これにより駆動軸２２は、作動軸をなしており、この作動軸を中心として作動要素は、回転可能に支持されている。本発明がこの観点で、ここに示した形態に限定されず、シャフト２２と作動要素２５との間の代替的な結合、例えば、駆動軸２２と、ガイド機構２３の作動軸とが平行にずらされ、例えば直径の異なる複数のピニオンを介した変速機構を含む結合が、同じく本発明に包含されていることは、自明である。

作動要素２５は、図示のように平らなカムディスクとして形成されている。このカムディスクは、渦巻き形（ｓｃｈｎｅｃｋｅｎｆｏｅｒｍｉｇ）に、あるいはカムディスクの外周の画定線に関して螺線形（ｓｐｉｒａｌｆｏｅｒｍｉｇ）に形成されている。作動要素２５の外周のトラック、つまり、輪郭線と、作動軸（ここでは、駆動軸２２）との間の間隔は、１つの相対基準角度、つまり、例えば運動軸線に対する１つの相対位置に関して、作動要素２５の回転位置またはこの位置の変化に依存している。換言すれば、作動軸から第１のポートに向かって延びる固定線（例えば運動軸線）で見て、作動軸と作動要素２５の縁部との間の間隔は、作動要素２５が回転するにつれて変化する。

作動要素２５は、代替的には（図示せず）、図示したものとは異なる形状を有していてもよい。しかし、このような代替的な形状は、依然、外周のトラックと作動軸との間の、作動要素２５の回転に伴って変化する間隔を提供している。例えば作動要素は、ある種ジャガイモの形をした形状（Ｋａｒｔｏｆｆｅｌｆｏｒｍ）または楕円の形状を呈していてもよい。好ましくは、要素２５は、この場合、偏心的に、例えば楕円の両焦点のうちの一方において軸支されている。

加えてガイド機構２３は、ガイド要素２６を有している。ガイド要素２６は、本実施の形態では、少なくとも１つの略長方形のプレート、特に、作動要素２５を互いに反対側の２面にて囲繞している２つのプレートとして、縦長の穴２７を有して構成されている。さらにガイド要素２６は、ウェブ２８を有し、ウェブ２８は、作動要素２５と接触し、ウェブ２８には、作動要素２５の運動が相応に伝達される。駆動軸２２は、ガイド要素２６とともに、穴２７が駆動軸２２を取り囲んでいるように配置されている。これによりガイド要素２６は、ガイド要素２６の穴２７を画定する内周に応じて、駆動軸２２に対して相対的に可動である。図示の形態では、運動軸線１８に対して平行なガイド要素２６の線形の運動が可能である。

図３ａは、閉弁した弁システム１０を示している。ガイドウェブ２８は、作動要素２５のある種湾状をなした凹部内に存在している。この位置は、静止位置と目され得る。ウェブ２８は、このとき、ポート１２方向の線形運動に関して取り得る最も低い位置を占めている。このことは、作動軸と、作動要素２５の外周のトラックとの間の、このとき存在する最も小さい間隔に基づいている。弁１０の部品は、これらの部品の寸法設定と相対的な配置とに関して、この静止位置で弁部材１７の閉鎖面が弁座に向かって（ばねにより）押圧されているように互いに調整されている。ウェブ２８も、ガイド要素２６、すなわちプレートとの結合関係により、その最も低い位置にある。

接触要素１６は、本実施の形態では、堅固にガイド要素２６に結合されている。すなわち、ガイド要素２６に及ぼされる力は、同じく接触要素１６、ひいては弁棒１５に伝達される。

図３ｂは、開弁した弁１０を示している。閉鎖面は、弁座と接触していない。

図３ａに示した状態と比較して、作動要素２５は、この状態では３６０°時計回りに回転されている。この回転によりガイドウェブ２８は、回転中、ポート１２から離れる運動方向で動かされる。このことは、駆動軸と、作動要素２５の外周のトラックとの間の、ウェブ２８方向での間隔が、その際に増加することで、引き起こされる。

ウェブ２８の運動速度は、この場合、作動要素２５の形状により規定されるカム曲線の勾配と、所定の駆動シャフト２２の回転速度とに依存している。

弁棒１５とガイドプレート２６との（接触要素１６による）機械的な結合により、つまり、作動要素２５の上述の回転運動によって力が（図中、上向きに）ウェブ２８に及ぼされ、この力は、ガイド機構２３の特別な構成に基づいて、（ウェブ２８、ガイド要素２６、弁棒１５および弁部材１７全体の）この方向での線形の運動に変換される。ピストン１７は、つまり、ばね力に抗して引き上げられる。

このとき、ガイド要素２６は、駆動軸２２周りに穴２７によって形成されるスライドガイドに基づいて、実質的に１自由度だけ残された自由度の枠内で、線形に運動軸線１８に沿って動かされる。

これにより、説明した実施の形態により、弁ハウジング１１内での弁部材１７の極めて精緻な位置も、達成され、かつ維持されることができ、このことは、特に作動要素２５に関する所定の作動角度変化により、α＝０°（静止位置に相当）と、β＝３６０°（図示した最大で開放された位置に相当）との間で、特にすべての角度位置を取ることを可能にする。特に作動要素の形状次第では、このような回転角度変化を、３６０°超とすることも可能である。

つまり、閉鎖位置（図３ａ）と最大の開放（図３ｂ）との間のあらゆる任意の開放位置、ひいては、流路に関して所定の体積流量、つまり、あらゆる中間位置を設定することができる。加えてこのことは、駆動ユニットの動作の相応の制御により全自動で実施され、かつこれに応じて極めて正確に実施され得る。さらに、弁１０の開放または（反時計回りの作動要素２５の回転による）閉鎖は、制御可能性により比較的迅速に、かつ時間的に生産プロセスに合わせて実施され得る。

図示しない別の一実施の形態では、弁部材に例えば引っ張りばねにより力が加えられ、反力が作用していなければ、閉鎖面を弁座から離間させる引っ張り力が、一方向で作用するようにしてもよい。ガイド機構は、この場合、弁を閉鎖するために反力が作動要素の回転により発生されるように構成されている。作動要素は、このような閉鎖状態では、この場合、例えば前述の実施の形態に対して１８０°回転された形で存在している。このような一形態では、弁棒がばね力により常にガイド要素に向かって押圧されるため、接触要素として、弁棒側でも、ガイド要素側でも、単なる接触面で十分である。

示した図が可能な実施例を略示したものにすぎないことは、自明である。種々のアプローチが、本発明により同じく互いに、かつ従来技術の真空条件下でプロセス容積を閉鎖する装置と、組み合わされてもよい。

Claims (15)

1. 流路を略ガス密に遮断する弁（１０，１０’）、特に真空弁、特に真空アングル弁であって、
   前記弁（１０，１０’）は、弁ハウジング（１１，３１）を備え、前記弁ハウジング（１１，３１）は、
   第１の軸線（１２’）方向の第１のポート（１２，３２）と、
   前記第１の軸線（１２’）に対して略直交して延びる第２の軸線（１３’）方向の第２のポート（１３）と、
   前記第１のポート（１２）を取り囲み、前記第１のポート（１２）と前記第２のポート（１３）とを互いに接続する流動室の前記流路内に配置されている弁座（３６）と、
   を有し、
   さらに前記弁（１０，１０’）は、弁部材（１７，３７）を備え、前記弁部材（１７，３７）は、前記弁部材（１７，３７）の、前記弁座（３６）に面していて特にシール材料（３９）を有する閉鎖面（３８）が、前記流路を略ガス密に遮断すべく、前記弁座（３６）と接触可能であるとともに、前記流路を開放すべく、離間可能であるように、少なくとも部分的に前記流動室内で、実質的に前記第１の軸線（１２’）に相当する運動軸線（１８，３０）に沿って、前記弁座（３６）の面に対して垂直に所定の移動行程を軸方向に案内されて摺動可能であり、
   さらに前記弁（１０，１０’）は、前記運動軸線（１８，３０）に沿った前記弁部材（１７，３７）の制御された摺動を提供するモータライズされた駆動ユニット（２０，４０）を備える、
   弁（１０，１０’）において、
   前記弁部材（１７，３７）は、接触要素（１６）を有する弁棒（１５，３５）を有し、
   前記駆動ユニット（２０，４０）は、ガイド機構（２３，４３）を有し、前記ガイド機構（２３，４３）は、作動軸を中心に回転可能に支持される作動要素（２５，４５）を有し、前記作動要素（２５，４５）は、
   前記作動軸を中心にモータライズされて制御されて回転可能に配置されており、かつ
   前記作動要素（２５，４５）の形状により、前記作動軸に対する間隔が所定の回転角度範囲内で変化する外周のトラックを規定しており、
   前記作動軸と前記トラックとの間の前記間隔は、前記作動軸を中心とする所定の基準角度に関して、前記作動軸を中心とする所定の回転角度位置への前記作動要素（２５）の回転により調整可能であり、
   前記駆動ユニット（２０，４０）と前記弁部材（１７，３７）とは、前記作動軸を中心とする前記作動要素（２５）の回転により前記弁部材（１７，３７）が可動であり、これにより前記流路を遮断あるいは開放することができるように、前記弁棒（１５，３５）の前記接触要素（１６）と前記駆動ユニット（２０，４０）の前記ガイド機構（２３，４３）とが協働するよう互いに相対的に配置されている、
   ことを特徴とする弁。
2. 前記作動要素（２５）の回転時、前記作動要素（２５）の回転運動は、前記弁部材（１７，３７）の線形運動に変換されることを特徴とする、請求項１記載の弁。
3. 前記ガイド機構（２３，４３）は、ガイド要素（２６）を有し、前記ガイド要素（２６）は、前記作動要素（２５）の回転運動が前記ガイド要素（２６）の線形運動に変換されるように形成され、かつ前記作動要素（２５）に対して相対的に配置されていることを特徴とする、請求項１または２記載の弁。
4. 前記ガイド要素（２６）は、スライドガイド（２７）を有し、前記スライドガイド（２７）は、前記作動軸を囲んでおり、かつ前記ガイド要素（２６）は、前記作動要素（２５）とともに前記作動軸周りのスライドガイド式駆動部を形成することを特徴とする、請求項３記載の弁。
5. 前記ガイド要素（２６）は、前記スライドガイドを形成する縦長の穴（２７）と、前記作動要素（２５）と機械的に協働するガイドウェブ（２８）とを有する少なくとも１つのガイドプレートとして形成されていることを特徴とする、請求項３または４記載の弁。
6. 前記トラックは、前記基準角度に関して、前記作動軸と、前記作動要素（２５）のエッジとの間の、回転角度に依存した間隔を規定することを特徴とする、請求項１から５までのいずれか１項記載の弁。
7. 前記トラックは、少なくとも部分的に所定の勾配を有し、特に前記作動軸と前記トラックとの間の前記間隔は、同じ回転角度範囲に関して同じ強さで変化することを特徴とする、請求項１から６までのいずれか１項記載の弁。
8. 前記間隔は、第１の回転角度位置（α）で最小であり、前記間隔は、第２の回転角度位置（β）で最大であり、前記第１の回転角度位置と前記第２の回転角度位置との間には、少なくとも９０°、特に少なくとも１８０°または少なくとも３６０°の回転角度差があることを特徴とする、請求項１から７までのいずれか１項記載の弁。
9. 前記作動要素（２５）は、カムディスクとして形成されており、前記カムディスクの表面画定線が規定する前記作動軸からの間隔は、少なくとも部分的に、前記作動軸を中心とする第１の回転方向での前記カムディスクの回転に関して、主として増加することを特徴とする、請求項１から８までのいずれか１項記載の弁。
10. 前記外周のトラックは、少なくとも部分的に螺線状に延びており、少なくとも３６０°、特に３６０°超の回転角度範囲にわたって延在していることを特徴とする、請求項１から９までのいずれか１項記載の弁。
11. 前記作動軸は、前記駆動ユニット（２０，４０）の駆動軸（２２）により形成されており、前記作動要素（２５）は、前記駆動軸（２２）を中心に回転可能に支持されていることを特徴とする、請求項１から１０までのいずれか１項記載の弁。
12. 前記接触要素（１６）と前記作動要素（２５）とは、前記接触要素（１６）が前記作動要素（２５）の前記外周のトラックと接触し、かつ前記運動軸線（１８，３０）に沿った前記接触要素（１６）の線形の運動が前記作動要素（２５）の回転運動により提供可能であるように協働し、特に前記接触要素（１６）には、前記作動要素（２５）とのその都度の接触点において面法線とは反対方向の力が加えられており、これにより前記接触要素（１６）は、前記作動要素（２５）に向かって押圧されることを特徴とする、請求項１から１１までのいずれか１項記載の弁。
13. 前記弁部材（１７，３７）は、予め付勢されており、この付勢は、前記作動要素（２５）の閉鎖角度位置では、前記接触要素（１６）に及ぼされる反力が、最大でも、形成される付勢力より小さく、前記弁部材（１７，３７）の前記閉鎖面（３８）が前記弁座（３６）と接触状態にあるように設定されており、かつ
    前記作動軸を中心とする所定の回転角度分の前記作動要素（２５）の回転により、前記作動要素（２５）の開放角度位置であって、前記付勢力とは反対方向の、前記付勢力より大きな力が前記接触要素（１６）に及ぼされ、前記弁部材（１７，３７）の前記閉鎖面（３８）と前記弁座（３６）とが離間している開放角度位置が調整可能である、
    ことを特徴とする、請求項１から１２までのいずれか１項記載の弁。
14. 前記弁ハウジング（１１，３１）は、貫通開口（１４）を有し、前記弁棒（１５，３５）は、前記貫通開口（１４）を貫いて延在するように配置され、かつ構成されており、前記接触要素（１６）は、前記弁ハウジング（１１，３１）外に存在することを特徴とする、請求項１から１３までのいずれか１項記載の弁。
15. 前記接触要素（１６）は、
    前記弁棒（１５，３５）の一端に設けられた接触面であるか、または
    機械的に前記ガイド機構（２３，４３）、特に前記ガイド要素（２６）に結合されている結合ピンとして形成されている、
    ことを特徴とする、請求項１から１４までのいずれか１項記載の弁。

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