JP2020125784A - 真空アクチュエータ、仕切りバルブ - Google Patents
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Abstract
Description
例えば、伸縮アクチュエータとしては、電磁駆動型、圧空駆動型、油圧駆動型などがある。
真空中での油漏れ対策としては、油漏れ用の緩衝空間を設けることが考えられるが、その場合、駆動に必要な容積が大きくなってしまうという問題がある。しかし、伸縮アクチュエータにおいては、駆動可能な単位出力当たりの容積を小さくすることが要求される。
1.真空雰囲気への油漏れの防止効果向上を図ること。
2.省スペース化と部品点数の削減を図ること。
外部から作動油圧を一端面側に供給可能な貫通孔を軸方向に有するガイドロッドと、
前記ガイドロッドの一端面側を同軸状として摺動可能に覆って内部に駆動空間を形成する有底筒状のシリンダ部と、
前記シリンダ部と一体として前記シリンダ部の一端部の軸方向外側に延在する伸縮ロッドと、
前記シリンダ部の他端部に径方向外側に周設されるフランジ部と、
前記フランジ部を前記伸縮ロッドの縮退方向に付勢する付勢部材と、
前記ガイドロッドが内側に固定されるとともに前記伸縮ロッドを真空側となる外部へ伸縮自在とする貫通孔を有するケーシングと、
を有し、
前記ケーシングの内部には、前記シリンダ部を摺動可能に収納し、かつ、前記付勢部材を収納するとともに、前記作動油圧が前記シリンダ部の内側から漏れた際に、真空側となる前記外部へ漏出する前に緩衝する緩衝空間が形成されることにより上記課題を解決した。
本発明の真空アクチュエータは、前記作動油圧が供給される前記シリンダ部の内側の前記駆動空間から、前記伸縮ロッドの伸張する真空側となる前記外部まで、四段の密閉部材が設けられることができる。
本発明において、前記シリンダ部の内面と摺動する前記ガイドロッドの外周の摺動面と、前記シリンダ部の外周と摺動する前記ケーシングの内周の摺動面と、前記貫通孔と摺動する前記伸縮ロッドの外周の摺動面とに、密閉部材が周設されることが好ましい。
本発明の真空アクチュエータは、前記シリンダ内面と摺動する前記ガイドロッドの外周の摺動面に周設される前記密閉部材が、二段設けられることが可能である。
また、本発明において、前記シリンダ部の外周と摺動する前記ケーシングの内周の摺動面に設けられた前記密閉部材と、前記貫通孔と摺動する前記伸縮ロッドの外周の摺動面に設けられた前記密閉部材との間には、大気側となる外側に連通する大気側緩衝空間が設けられる手段を採用することもできる。
本発明の仕切りバルブは、ノーマルクローズ動作可能な仕切りバルブであって、
中空部と、
前記中空部を挟み互いに対向するように設けられて連通する流路となる第1開口部及び第2開口部とを有する弁箱と、
前記流路を開放および閉塞可能な弁体と、
前記弁体を前記中空部内における退避位置と弁開口遮蔽位置との間で回転可能に支持するとともに流路方向に延在する軸線を有する回転軸と、
前記弁体を回転駆動可能な回転駆動部と、
前記流路方向における位置を変更可能として前記弁体に設けられる可動弁部と、
前記弁箱に設けられて前記弁開口遮蔽位置の前記可動弁部を前記流路方向に移動してクローズする付勢部と、
前記付勢部を非圧縮性流体の給排により駆動する非圧縮性流体駆動部と、
を具備し、
前記付勢部が、上記のいずれか記載の真空アクチュエータとされることができる。
本発明の仕切りバルブにおいて、前記非圧縮性流体駆動部には、前記真空アクチュエータの内部で前記作動油圧が減少したことを検出する検出手段が設けられることができる。
外部から作動油圧を一端面側に供給可能な貫通孔を軸方向に有するガイドロッドと、
前記ガイドロッドの一端面側を同軸状として摺動可能に覆って内部に駆動空間を形成する有底筒状のシリンダ部と、
前記シリンダ部と一体として前記シリンダ部の一端部の軸方向外側に延在する伸縮ロッドと、
前記シリンダ部の他端部に径方向外側に周設されるフランジ部と、
前記フランジ部を前記伸縮ロッドの縮退方向に付勢する付勢部材と、
前記ガイドロッドが内側に固定されるとともに前記伸縮ロッドを真空側となる外部へ伸縮自在とする貫通孔を有するケーシングと、
を有し、
前記ケーシングの内部には、前記シリンダ部を摺動可能に収納し、かつ、前記付勢部材を収納するとともに、前記作動油圧が前記シリンダ部の内側から漏れた際に、真空側となる前記外部へ漏出する前に緩衝する緩衝空間が形成される。
これにより、ガイドロッドの貫通孔を介して作動油圧を供給することで、ガイドロッドの一端面と有底筒状のシリンダ部の内部とで形成される駆動空間に作動油圧を供給して、この駆動空間を拡張する。すると、付勢部材の付勢力に抗して、シリンダ部がガイドロッドの軸方向に移動する。これにより、シリンダ部と一体とされた伸縮ロッドがケーシングの貫通孔から真空側となる外部へ伸長する。
また、作動油圧の供給を停止すると、伸長状態で、伸縮ロッドを停止できる。
さらに、作動油圧を逆向きに供給すると、ガイドロッドの一端面と有底筒状のシリンダ部の内部とで形成される駆動空間の作動油圧が減少して、この駆動空間が収縮する。すると、付勢部材の付勢力に応じて、シリンダ部がガイドロッドの軸方向に移動する。これにより、シリンダ部と一体とされた伸縮ロッドが真空側となる外部からケーシングの貫通孔の内側へ縮退する。
また、駆動空間における作動油圧の漏出が発生した場合には、ガイドロッドと伸縮とロッドとの間の摺動面付近を介して、付勢部材の設けられた緩衝空間へと移動して、漏出した作動油は、この緩衝空間に貯留されて、真空側となる外部へと漏れることがない。
したがって、油圧によって駆動されるアクチュエータとして、単位容積当たりの出力を高い状態を維持しながら、部品点数の増加を防止して、油漏れを確実に防止することが可能となる。
これにより、駆動空間における作動油圧の漏出が発生した場合には、駆動空間から真空側となる外部へと油が漏れる経路において、漏出した作動油が緩衝空間に貯留されることに加えて、四段の密閉部材によりその漏出を防止されて、漏出した作動油が真空側となる外部へと漏れることがない。
したがって、油の漏出を確実に防止することができる。
これにより、駆動空間における作動油圧の漏出が発生した場合に、駆動空間から真空側となる外部へと油が漏れる経路において、駆動空間から、シリンダ部の内面とガイドロッドの外周との摺動面の密閉部材、シリンダ外周とケーシング内周との摺動面の密閉部材、貫通孔と伸縮ロッド外周との摺動面の密閉部材、によって順にシールされて、漏出した作動油の漏出を防止されて、漏出した作動油が真空側となる外部へと漏れることがない。
したがって、油の漏出を確実に防止することができる。
これにより、駆動空間から真空側となる外部へと油が漏れる経路において、もっとも高圧である駆動空間に近接した位置で、二段の密閉部材によりその漏出を防止されて、漏出した作動油が真空側となる外部へと漏れることがない。
さらに、この二段の密閉部材において、駆動空間に近接する密閉部材に比べて、駆動空間から離間する密閉部材の寿命を長く設定することが可能である。
これにより、駆動空間における作動油圧の漏出が発生した場合に、駆動空間から真空側となる外部へと油が漏れる経路において、漏出した作動油は、まず緩衝空間に貯留されて、それでも漏出する油は、大気側緩衝空間で漏出を防止されて、漏出した作動油が真空側となる外部へと漏れることがない。
中空部と、
前記中空部を挟み互いに対向するように設けられて連通する流路となる第1開口部及び第2開口部とを有する弁箱と、
前記流路を開放および閉塞可能な弁体と、
前記弁体を前記中空部内における退避位置と弁開口遮蔽位置との間で回転可能に支持するとともに流路方向に延在する軸線を有する回転軸と、
前記弁体を回転駆動可能な回転駆動部と、
前記流路方向における位置を変更可能として前記弁体に設けられる可動弁部と、
前記弁箱に設けられて前記弁開口遮蔽位置の前記可動弁部を前記流路方向に移動してクローズする付勢部と、
前記付勢部を非圧縮性流体の給排により駆動する非圧縮性流体駆動部と、
を具備し、
前記付勢部が、上記のいずれか記載の真空アクチュエータとされる。
これにより、伸縮アクチュエータにおいて駆動空間の作動油圧の漏出が発生した場合であっても、ガイドロッドと伸縮とロッドとの間の摺動面付近を介して、付勢部材の設けられた緩衝空間へと移動して漏出した作動油は、この緩衝空間に貯留されて、真空側となる外部であるチャンバ内へと漏れることがない。
したがって、油圧によって駆動される伸縮アクチュエータとして、振り子式仕切りバルブを閉塞するために必要な単位容積当たりの出力が高い状態を維持しながら、部品点数の増加を防止して、油漏れを確実に防止することが可能となる。
これにより、他の原因も含めて、真空アクチュエータ内部で作動油圧が減少したことを検出し、作動油の漏出を確実に検知することが可能となる。
図1は、本実施形態における真空アクチュエータを示す軸方向断面図である。図2は、本実施形態における真空アクチュエータを示す図1とは直交する軸方向断面図である。図において、符号70は、真空アクチュエータである。
油圧発生部701は、伸縮ロッド72を伸縮動作する際に、正圧または負圧となる油圧を真空アクチュエータ70に供給するとともに、動作終了時に、油圧状態を維持可能とされている。また、伸縮ロッド72の対象物への当接状態を適切に制御可能となっている。
ガイドロッド771は、蓋部774bと一体とされてもよいが、本実施形態においては、蓋部774bに設けられた凹部774gの中心位置に突出する凸部774hにパイプ状の外ガイドロッド771gが螺合されている。これにより、蓋部774bに対する外ガイドロッド771gの中心出しがおこなわれる。貫通孔771cは、蓋部774b、凸部774hおよび外ガイドロッド771gの内部に連続して形成される。
伸縮ロッド72の径寸法は、ガイドロッド771の径寸法よりも小さく設定される。伸縮ロッド72は、シリンダ部772と一体とされてもよいが、本実施形態においては、シリンダ部772の軸中心位置に突出する凸部772hに伸縮ロッド72が螺合されている。これにより、蓋部774bに対する伸縮ロッド72の中心出しがおこなわれる。
シリンダ部772の他端部772bには、外周位置にフランジ部773が周設される。フランジ部773は、シリンダ部772の他端部772bに径方向外側に延在する。フランジ部773は、所定の厚さを有する。
付勢部材(バネ)73は、螺旋状とされ、フランジ部773を伸縮ロッド72の縮退方向に付勢する。付勢部材(バネ)73は、シリンダ部772と同軸状にシリンダ部772の外周に位置している。付勢部材(バネ)73の一端側は、ケーシング774に当接する。
蓋部774bの中心位置には、ガイドロッド771がケーシング774の内部に向かって立設される。真空側蓋部774aは、その中央に伸縮ロッド72の貫通する貫通孔775を有し、真空側へと面している。円筒部774cの他端側は、蓋部774bに設けられた凹部774gに勘合される。
緩衝空間776となる円筒部774cの内面には、段差774dが形成されている。円筒部774cの内面は、蓋部774bに近接する側が真空側蓋部774aに近接する側に比べて拡径されている。段差774dは、フランジ部773の押圧面773aの外縁部分が当接して、シリンダ部772の移動範囲における伸長側の位置を規制する規制部とされている。
段差774eには、付勢部材(バネ)73の一端側が当接している。
ケーシング774の真空側蓋部774aにおける貫通孔775には、その内周面にOリング(密閉部材)77fが周設される。Oリング(密閉部材)77fは、伸縮ロッド72の外周面(摺動面)72mと摺動する。Yパッキン(密閉部材)77eは、四段目の密閉部材とされる。
ウエアリング(密閉部材)77a2は、フッ化樹脂からなる。ウエアリング(密閉部材)77bは、HNBR(水素化ニトリルゴム)からなる。Yパッキン(密閉部材)77c1は、HNBR(水素化ニトリルゴム)からなる。シールシング(密閉部材)77c2は、フッ化樹脂からなる。ウエアリング(密閉部材)77dは、フッ化樹脂からなる。Yパッキン(密閉部材)77eは、HNBR(水素化ニトリルゴム)からなる。Oリング(密閉部材)77fは、HNBR(水素化ニトリルゴム)からなる。Oリング(密閉部材)77p、Oリング(密閉部材)77q、Oリング(密閉部材)77rは、いずれもHNBR(水素化ニトリルゴム)からなる。
さらに、緩衝空間776と大気側緩衝空間778とよって、漏出した油が真空側となるチャンバChへ到達することが防止される。
本実施形態において、上述した第1実施形態と対応する構成には同一の符号を付してその説明を省略する。図において、符号100は、仕切りバルブである。
流路Hは、第2開口部12bから第1開口部12aに向かって設定されている。
弁体5は、弁箱10の中空部11内に配置され流路Hを開放および閉塞可能である。
回転軸20は、流路H方向に延在する軸線を有する。
回転軸20は、弁体5を中空部11内における退避位置(弁開放位置)と弁開口遮蔽位置(摺動準備位置)との間で回転可能に支持する。
弁体5は、回転軸20に接続される中立弁部30、中立弁部30に接続される弁枠部63、および、弁枠部63に接続される可動弁部(可動弁板部)54から構成される。
中立弁部30は、回転軸20に固定される。中立弁部30は、中空部11における流路H方向の中央位置を維持する。
可動弁部(可動弁板部)54は、退避位置(弁開放位置)および退避位置(弁開放位置)と弁開口遮蔽位置(摺動準備位置)との間において、中空部11の中央位置を維持する。可動弁部(可動弁板部)54には、第1開口部12aの周囲に位置する弁箱10の内面に密着される弁板シールパッキンが設けられる。
付勢部(押しつけシリンダ)70は、上述した第1実施形態における真空アクチュエータ70とされる。
付勢部(押しつけシリンダ)70は、弁開口遮蔽位置(摺動準備位置)にある可動弁部(可動弁板部)54の周囲を流路H方向に押圧して、移動した可動弁部(可動弁板部)54により流路Hをクローズ(閉塞)する。
さらに、弁枠部63または可動弁部(可動弁板部)54には、図示していないが、可動弁部(可動弁板部)54を弁枠部63に対して流路H方向における中空部11の中央位置に向けて付勢する付勢部(中立付勢部)を備える。
真空アクチュエータ(押しつけシリンダ)70においては、図1,図2に示すように、付勢部材(押しつけバネ)73によって縮退した可動部(伸縮ロッド)72が、可動弁部(可動弁板部)54から離間して、弁箱10に内蔵された固定部71に収納される。
仕切りバルブ100は、この解除動作と退避動作とにより、可動弁部(可動弁板部)54が弁開口遮蔽位置(摺動準備位置)から退避位置(弁開放位置)に退避して弁開状態とする弁開動作が行われる。
切替弁(スプール弁)800は、油圧管702に設けられて回転軸20の回転が弁閉塞位置および弁開口遮蔽位置(摺動準備位置)となっていることを検出して油圧供給を切り替え可能である。
油圧発生部701は、ノーマルクローズが可能な構成とされている。油圧発生部701は、可動部(伸縮ロッド)72を伸縮動作する際に、正圧または負圧となる油圧を真空アクチュエータ(押しつけシリンダ)70に供給するとともに、動作終了時に、油圧状態を維持可能とされている。また、可動弁部(可動弁板部)54への可動部(伸縮ロッド)72の当接状態を適切に制御可能となっている。
なお、可動弁部(可動弁板部)54の回転動作中は、真空アクチュエータ(押しつけシリンダ)70は可動部(伸縮ロッド)72の縮退状態を維持し、可動部(伸縮ロッド)72の伸長駆動はおこなわない。
図7は、本実施形態における真空アクチュエータにおける油圧駆動手段を示す模式説明図である。
本実施形態において上述した第1実施形態と異なるのは油圧発生部に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図8は、油圧駆動手段700における油圧発生部701の加圧状態を示す。図9は、油圧駆動手段700における油圧発生部701の減圧状態を示す。図10は、油圧駆動手段700における油圧発生部701の過圧状態を示す。
油圧シリンダ710は、真空アクチュエータ(押しつけシリンダ)70に非圧縮性流体である圧油を加圧して供給する。付勢部材720は、油圧シリンダ710を付勢する。シリンダ駆動部730は、付勢部材720に抗して油圧シリンダ710を駆動可能である。ケーシング750は、これら油圧シリンダ710、付勢部材720、シリンダ駆動部730を収納する。
ピストン712の端部712aと反対側となる端部712bは、シリンダ本体711の内部に同軸状態に位置する。
シリンダ本体711はピストン712に対して軸線方向に相対的に移動可能である。シリンダ本体711はケーシング750に対して軸線方向に相対的に移動可能である。
油圧空間714は、シリンダ本体711がピストン712に対して軸線方向に相対的に移動した場合に容積が増減する。この油圧空間714の容積増減にともない、油圧空間714に充填された圧油が、油圧流路713を介して油圧管702に流入または流出する。シリンダ本体711の端部711aには、フランジ部711cが外周位置に設けられる。フランジ部711cは、端部711aから径方向外側に張り出して周設される。
フランジ部711cの端部711bに向かう面には、シリンダ本体711の外周面に近接して周溝711dが周設される。周溝711dには、付勢部材720となる内バネ721の端部721aが当接している。周溝711dの外周位置となるフランジ部711cの端部711bに向かう面には、外バネ722の端部722aが当接している。
なお、付勢部材720は、シリンダ本体711を付勢することが可能であれば、この構成に限るものではない。
駆動軸731の端部731aと反対側となる端部731bには、後述する回り止め731hが径方向に突出して設けられる。回り止め731hは、ケーシング750に設けられたすべり溝757の内部に位置して、駆動軸731が回転しないで軸方向に移動可能なように移動方向を規制している。
ネジ駆動ギア732が回転した場合、内側螺面732cと螺合しているボールネジ731cにより、駆動軸731に回転力が作用する。駆動軸731は、回り止め731hおよびすべり溝757によって回転が規制されている。したがって、駆動軸731は、すべり溝757に規制された方向、すなわち、駆動軸731の軸方向に移動する。
なお、ネジ駆動ギア732は、内側螺面732cの形成された内ネジ駆動ギア732aと、外側ギア732dの形成された外ネジ駆動ギア732bと、が一体として接続されていることができる。
収納空間755の内部には、シリンダ本体711と、ピストン712と、付勢部材720となる内バネ721および外バネ722と、駆動軸731の端部751aと、が収納される。収納空間755は、ピストン712の位置する側が開口しており、ケーシング蓋752によって閉塞されている。
駆動系支持部751kと駆動系支持部753kとは、ネジ駆動ギア732、ボールベアリング732f,732g、駆動ギア733d、駆動ギア733e、回転軸734、駆動ギア735、回転軸736、駆動ギア737を、対向する面の間で支持している。
また、駆動系支持部751kには、回転駆動軸705aが貫通している。駆動系支持部751kには、モータ等の駆動部705が取り付けられている。
後空間756には、拡径するようにすべり溝757が形成される。すべり溝757は、駆動軸731の径方向外側に位置する。すべり溝757は、回り止め731hが内部を摺動することで、駆動軸731の回転を規制するとともに、駆動軸731の軸方向の移動を可能とする。後空間756の端部は、蓋部758によって閉塞されている。
制御部706が駆動信号を出力すると、モータ等の駆動部705が駆動して、回転駆動軸705aが回転する。回転駆動軸705aの回転により、回転駆動軸705aに取り付けられた駆動ギア737が回転する。駆動ギア737の回転は、噛合する駆動ギア735に伝達される。駆動ギア735の回転は、噛合する駆動ギア733eに伝達される。
ネジ駆動ギア732の内側螺面732cの回転は、噛合する駆動軸731のボールネジ731cに伝達されて、駆動軸731が回転する。ネジ駆動ギア732は、ボールベアリング732f,732gによって支持されているので、回転しても、軸方向に移動しない。
駆動軸731が軸方向に移動すると、一体として接続されたシリンダ本体711も、同様にして軸方向に移動する。このとき、ピストン712は、ケーシング蓋752に固定されているので移動しない。これにより、シリンダ本体711とピストン712とが軸線方向に相対的に移動する。
したがって、付勢部材720の付勢力は、シリンダ本体711における油圧空間714の容積が減少するように付与されている。
したがって、モータ等の駆動部705の駆動により、シリンダ本体711における油圧空間714の容積は増大するように駆動軸731が移動する。
なお、図10において、リミッタスイッチ(検出手段)761の記載は省略している。
したがって、想定した位置に比べて、駆動軸731の軸方向移動における早い段階でリミッタスイッチ(検出手段)761から検出信号が出力されることになる。このため、駆動空間777において収容される油量が減少したことを検出可能である。
図11は、本実施形態における真空アクチュエータを備える真空装置を示す模式説明図である。
本実施形態において上述した第1から第3実施形態と異なるのは真空アクチュエータの設けられた真空装置に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
本実施形態における真空装置(スパッタ装置)200は、略矩形のガラス基板(被処理基板)Gを搬入/搬出するロード・アンロード室と、ガラス基板G上に例えばZnO系やIn2O3系の透明導電膜などの被膜をスパッタ法により形成する耐圧の成膜室(チャンバ)201と、成膜室201とロード・アンロード室との間の搬送室と、を備えている。
なお、図11には、成膜室201のみを示している。
本実施形態における真空装置(スパッタ装置)200において、成膜室(チャンバ)201の内部には、図11に示すように、バッキングプレート(カソード電極)206と、電源206aと、ガス導入手段207aと、高真空排気手段207bと、が設けられている。
バッキングプレート(カソード電極)206は、ターゲットに対して負電位のスパッタリング電圧を印加する電極の役割を果たす。バッキングプレート206は、負電位のスパッタリング電圧を印加する電源206aに接続されている。バッキングプレート(カソード電極)206の裏側には、ターゲット上に所定の磁場を形成するためのマグネトロン磁気回路が設置されている。
保持部203は、回転駆動部による揺動軸の軸線周りの回動により、略水平方向位置とされた水平載置位置と、略鉛直方向位置に立ち上げた鉛直処理位置との間で回転動作可能とされる。
また、リフトピンが、伸縮ロッド72の先端に、同軸状に取り付けられる。
なお、図11において、真空アクチュエータ(リフトピン移動部)70は、矢印として示している。
本実施形態においては、例えば、押圧部70が、第1実施形態における真空アクチュエータ(押圧部)70とされる。
本実施形態においては、例えば、アライメント手段70が、第1実施形態における真空アクチュエータ(アライメント手段)70とされる。この構成により、真空アクチュエータ(アライメント手段)70は、伸縮ロッド72の先端部72aを所定の対象物に当接して、これを押圧させ、移動、または、アライメントすることができる。
本実施形態においても、チャンバ201内に油漏れがおきる可能性を極めて低減した状態で、それぞれの真空アクチュエータ70は、対象物を押圧することができる。
本実施形態において上述した第1から第3実施形態と異なるのは仕切りバルブの振り子弁体に関する点であり、これ以外の対応する構成要素に関しては、同一の符号を付してその説明を省略する。
図13〜図17は、本実施形態における仕切りバルブの構成を示す流路に沿った断面図で、弁体が退避動作可能位置(FREE)に配置されている場合を示す図である。図13は、図12における線分B−O−Cに相当する。図14は、図12における線分A−Oに沿う要部を示す拡大図である。図15は、図12における線分B−Oに沿う要部を示す拡大図である。図16は、図12における線分C−Oに沿う要部を示す拡大図である。図17は、図12における弁枠付勢部の要部を示す拡大図である。
図18〜図22は、本実施形態における仕切りバルブの構成を示す流路に沿った断面図で、図13〜図17に対応し、弁体が弁閉位置(正圧or差圧無)に配置されている場合を示す図である。
図23〜図26は、本実施形態における仕切りバルブの構成を示す流路に沿った断面図で、図13〜図16に対応し、弁体が逆圧位置に配置されている場合を示す図である。
図27、図28は、図13における弁箱での弁箱付勢部の配置を示す斜視図である。
本実施形態に係る仕切りバルブ100は、図12〜図17に示すように、振り子型スライド弁である。
仕切りバルブ100は、弁箱10と中立弁体5と回転軸20とを備える。弁箱10の内部には中空部11が形成される。弁箱10は、中空部11を有するフレームによって構成される。弁箱10には、中空部11を挟んで互いに対向するように第1開口部12aおよび第2開口部12bが設けられる。
あるいは、回転軸20には、接続部材(不図示)を介さずに中立弁部30が直接接続されてもよい。
中立弁体5は、中立弁部30、および、可動弁部40から構成されている。
可動弁枠部60は、円形部30aと略同心状の略円環状とされる。可動弁枠部60は、円形部30aに嵌合される。可動弁枠部60は、中立弁部30に対して流路H方向に摺動可能とされる。可動弁枠部60と中立弁部30との間には、弁枠付勢部90(補助バネ)が配置される。可動弁枠部60は、弁枠付勢部90(補助バネ)によって、中立弁部30に対して流路H方向における位置が変更可能に接続される。
可動弁枠部60は、可動弁板部50の周囲を囲むように配置される。可動弁板部50と可動弁枠部60とは、弁板付勢部80(保持バネ)によって接続される。
可動弁板部50と可動弁枠部60とは、図13に符号B1,B2で示された往復方向に、互いに相対的な摺動が可能である。往復方向B1,B2とは、可動弁板部50および可動弁枠部60の面に垂直な方向である。往復方向B1,B2とは、回転軸20の軸方向に平行な流路H方向である。
可動弁板部50には、弁箱内面10Bに対向(当接)する位置に、カウンタークッション51が周設される。
可動弁板部50には気抜き穴53が設けられる。可動弁板部50と弁箱内面10Bとが衝突した際に、可動弁板部50と弁箱内面10Bとカウンタークッション51とによって密閉空間が形成される。気抜き穴53は、この密閉空間から気体を除去する。
外周クランク部60cと内周クランク部50cとの間には、Oリング等からなる摺動シールパッキン52が配される。摺動シールパッキン52により、摺動面50bと摺動面60bとのシール状態を摺動時に維持する。
弁枠シールパッキン61と摺動シールパッキン52とは、ほぼ同一円筒面上に配置される。弁枠シールパッキン61と摺動シールパッキン52とが、図14〜図16に示すラインRに重なるように配置される。このため、約100%の逆圧キャンセル率が得られる。
弁枠付勢部90(板バネ)の両端部分は、図17に示すように、固定ピン92と固定ピン93とによって中立弁部30の円形部30aに係止される。弁枠付勢部90(板バネ)の両端部分は、それぞれ厚さ方向にリング状部材92a、リング状部材92bを挟んで円形部30aに係止される。弁枠付勢部90(板バネ)の中央部分は、印圧ピン91によって可動弁枠部60の位置規制部65に係止される。
これに対して、仕切りバルブ100が閉弁状態(図18)においては、流路H方向における中立弁部30(アーム)と可動弁枠部60との離間距離が広くなる。これにより、弁枠付勢部90は、高さ方向(厚さ方向)の寸法が伸びる。すなわち、弁枠付勢部90では、曲部90Aが解消する(図22)。
弁枠付勢部90は、閉弁状態(図18)から開弁状態(図13)へ変化する場合に、弁箱10の内面から可動弁枠部60を引き離す機械的な分離動作を促す構造を有する。また、弁枠付勢部90は、中立弁部30(アーム)に対する可動弁枠部60の径方向および周方向の位置を保持する機能も備える。弁枠付勢部90は、可動弁枠部60を中立弁部30に対して流路方向における位置が変更可能に接続する機能、および、可動弁枠部60を流路H方向における中央位置に向けて付勢する機能を有する。
図27,図28には、互いに離間する弁箱付勢部70の配置として、弁体の中心Oから見て、4個の弁箱付勢部70が同じ角度位置(90度)で離間するように配置された構成例を示す。中心Oから見て、真空アクチュエータ(弁箱付勢部)70の角度位置は、弁板付勢部80と弁枠付勢部90との角度位置と重ならないように構成される。
真空アクチュエータ(弁箱付勢部)70は、油圧駆動手段(非圧縮性流体駆動部)700に接続されており油圧によって駆動される。油圧駆動手段(非圧縮性流体駆動部)700は、前述した第2実施形態における油圧駆動手段(非圧縮性流体駆動部)700とされる。
真空アクチュエータ(弁箱付勢部)70によって、可動弁枠部60が弁箱内面10Aに当接する。このとき、弁枠シールパッキン61が第1開口部12aの周囲に位置する弁箱内面10Aに密着する。これにより、流路Hが閉鎖される(閉弁動作)。
可動弁部40における閉弁動作および解除動作は、弁箱付勢部70による機械的な当接動作と、弁枠付勢部90による機械的な分離動作と、によっておこなわれる。
この解除動作と退避動作とにより、可動弁部40を弁開状態とする弁開動作が行われる。
一連の動作(閉弁動作、解除動作、退避動作)において、弁板付勢部80は、可動弁枠部60と可動弁板部50とを連動させる。
図13〜図16には、弁開口遮蔽位置(摺動準備位置)におる可動弁部40(可動弁枠部60、可動弁板部50)が、弁箱10の何れの弁箱内面10A、10Bとも接していない状態を示す。この状態を、弁体がFREEな状態と称する。弁体がFREEな状態において、真空アクチュエータ(弁箱付勢部)70の伸縮ロッド(可動部)72は、弁箱内面10Bから突出せず、弁箱10の内側に縮退した状態にある。つまり、真空アクチュエータ(弁箱付勢部)70は、中立弁体5と接していない。
弁体がFREEな状態において、真空アクチュエータ(弁箱付勢部)70が可動弁枠部60を弁箱10の弁箱内面10Aに接触させて流路Hを閉鎖する(閉弁動作)。
図18〜図21には、上記の閉弁動作により流路Hが閉鎖された状態を表す。
この状態を、正圧/差圧無の弁閉状態と称する。正圧/差圧無の弁閉状態とは、中立弁体5が弁箱10の一方の内面と接した状態であり、他方の内面とは接していない状態である。つまり、正圧/差圧無の弁閉状態では、中立弁体5が第1開口部12aの周囲の弁箱内面10Aと接する。同時に、中立弁体5が第2開口部12bの周囲に位置する弁箱内面10Bとは接していない。
正圧/差圧無の弁閉状態では、真空アクチュエータ(弁箱付勢部)70において、伸縮ロッド(可動部)72が可動弁枠部60に向く方向へ伸延した状態を維持する。つまり、先端部72aを可動弁枠部60の下面60sbに当接させた状態を維持する。また、弁枠シールパッキン61が弁箱10の第1開口部12aの周囲の弁箱内面10A)と接した状態を維持する。
図23〜図26には、逆圧状態で流路Hが閉鎖された状態を表す。
この状態を、逆圧の弁閉状態と称する。逆圧の弁閉状態とは、中立弁体5が、流路H方向における両方の弁箱内面10A,10Bと接した状態である。つまり、逆圧の弁閉状態では、中立弁体5が第1開口部12aの周囲の弁箱内面10Aと接した状態を保ちながら、第2開口部12bの周囲に位置する弁箱内面10Bにも接した状態である。ここで、逆圧とは、閉弁状態から開弁状態の方向へ弁体に対して圧力が加わることである。
これにより、可動弁板部50は、第2開口部12bの周囲の弁箱内面10Bに衝突する。このとき、カウンタークッション51が、可動弁板部50における衝突による衝撃を緩和する。中立弁体5の受けた力を弁箱10の弁箱内面10B(裏側のボディ)で受けさせる機構が、逆圧キャンセル機構である。
また真空・大気環境ともに油汚染の発生確率を低減する目的で、作動油は蒸気圧の低い油を用いることが望ましい。作動油の蒸気圧は要求される真空度等により決定されるが、一般には10−3Pa程度以下として選択される。
71…油圧駆動部(固定部)
72…可動部(伸縮ロッド)
73…付勢部材(押しつけバネ、バネ)
77a1…Oリング(密閉部材)
77a2,77b,77d…ウエアリング(密閉部材)
77c1,77e…パッキン(密閉部材)
77c2…シールシング(密閉部材)
77f,77p,77q,77r…リング(密閉部材)
700…油圧駆動手段(非圧縮性流体駆動部)
701…油圧発生部
702…油圧管
771…ガイドロッド
772…シリンダ部
773…フランジ部
774…ケーシング
774a…真空側蓋部
774b…蓋部
774c…円筒部
774h…凸部
774m…貫通孔
775…貫通孔
776…緩衝空間
777…駆動空間
778…大気側緩衝空間
5…弁体,中立弁体
10…弁箱
11…中空部
20…回転軸
30…中立弁部
40…可動弁部
50…可動弁板部
54…可動弁部(可動弁板部)
60…可動弁枠部
63…弁枠部
80…弁板付勢部(保持バネ)
90…弁枠付勢部
100…仕切りバルブ
200…真空装置(スパッタ装置)
201…成膜室(チャンバ)
202…防着板枠
203…保持部
205…マスク
206…バッキングプレート(カソード電極)
705…駆動部
706…制御部(コントローラ)
707…電源
710…油圧シリンダ
711…シリンダ本体
711c…フランジ部
712…ピストン
713…油圧流路
714…油圧空間
720…付勢部材
730…シリンダ駆動部
731…駆動軸
750…ケーシング
755…収納空間
756…後空間
760…リミッタスイッチ(検出手段)
761…リミッタスイッチ(検出手段)
800…切替弁(スプール弁)
G…ガラス基板(被処理基板)
H…流路
Claims (7)
- 真空雰囲気とされるチャンバ内で対象物を押圧可能に伸縮する真空アクチュエータであって、
外部から作動油圧を一端面側に供給可能な貫通孔を軸方向に有するガイドロッドと、
前記ガイドロッドの一端面側を同軸状として摺動可能に覆って内部に駆動空間を形成する有底筒状のシリンダ部と、
前記シリンダ部と一体として前記シリンダ部の一端部の軸方向外側に延在する伸縮ロッドと、
前記シリンダ部の他端部に径方向外側に周設されるフランジ部と、
前記フランジ部を前記伸縮ロッドの縮退方向に付勢する付勢部材と、
前記ガイドロッドが内側に固定されるとともに前記伸縮ロッドを真空側となる外部へ伸縮自在とする貫通孔を有するケーシングと、
を有し、
前記ケーシングの内部には、前記シリンダ部を摺動可能に収納し、かつ、前記付勢部材を収納するとともに、前記作動油圧が前記シリンダ部の内側から漏れた際に、真空側となる前記外部へ漏出する前に緩衝する緩衝空間が形成される
ことを特徴とする真空アクチュエータ。 - 前記作動油圧が供給される前記シリンダ部の内側の前記駆動空間から、前記伸縮ロッドの伸張する真空側となる前記外部まで、四段の密閉部材が設けられる
ことを特徴とする請求項1記載の真空アクチュエータ。 - 前記シリンダ部の内面と摺動する前記ガイドロッドの外周の摺動面と、前記シリンダ部の外周と摺動する前記ケーシングの内周の摺動面と、前記貫通孔と摺動する前記伸縮ロッドの外周の摺動面とに、密閉部材が周設される
ことを特徴とする請求項2記載の真空アクチュエータ。 - 前記シリンダ部の内面と摺動する前記ガイドロッドの外周の摺動面に周設される前記密閉部材が、二段設けられる
ことを特徴とする請求項3記載の真空アクチュエータ。 - 前記シリンダ部の外周と摺動する前記ケーシングの内周の摺動面に設けられた前記密閉部材と、前記貫通孔と摺動する前記伸縮ロッドの外周の摺動面に設けられた前記密閉部材との間には、大気側となる外側に連通する大気側緩衝空間が設けられる
ことを特徴とする請求項3記載の真空アクチュエータ。 - ノーマルクローズ動作可能な仕切りバルブであって、
中空部と、
前記中空部を挟み互いに対向するように設けられて連通する流路となる第1開口部及び第2開口部とを有する弁箱と、
前記流路を開放および閉塞可能な弁体と、
前記弁体を前記中空部内における退避位置と弁開口遮蔽位置との間で回転可能に支持するとともに流路方向に延在する軸線を有する回転軸と、
前記弁体を回転駆動可能な回転駆動部と、
前記流路方向における位置を変更可能として前記弁体に設けられる可動弁部と、
前記弁箱に設けられて前記弁開口遮蔽位置の前記可動弁部を前記流路方向に移動してクローズする付勢部と、
前記付勢部を非圧縮性流体の給排により駆動する非圧縮性流体駆動部と、
を具備し、
前記付勢部が、請求項1から5のいずれか記載の真空アクチュエータとされる
ことを特徴とする仕切りバルブ。 - 前記非圧縮性流体駆動部には、前記真空アクチュエータの内部で前記作動油圧が減少したことを検出する検出手段が設けられる
ことを特徴とする請求項6記載の仕切りバルブ。
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