JP3571613B2 - ゲートバルブ - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、たとえば、半導体装置の製造工程等に用いられる真空処理室の開口部を開閉可能でかつ密封可能なゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
半導体製造工程におけるドライエッチング工程やスパッタリング工程やエピタキシャルウェハ形成工程等においては、例えば図１６に示すような、複数の真空処理室が接続されたマルチチャンバ構成の真空処理装置が使用される。
図１６の真空処理装置３０１は、ウェハＷの搬出入が行われる搬送室３０２の外周に、各種の処理を行う複数の真空処理室３０５が接続可能となっている。ウェハＷの搬送室３０２と各真空処理室３０５との間の移動は、ゲートＧを通じて行われる。ゲートＧの開閉および密封は、図示しないゲートバルブによって行われる。
【０００３】
図１６の真空処理装置３０１では、ウェハＷを、搬出入路３０４の搬出入口３０３を通じて図示しない搬送装置によって搬送室３０２内に搬入し、搬送室３０２内に設けられた真空搬送ロボット３０７によって保持する。ウェハＷが真空搬送ロボット３０７によって保持されると、搬出入口３０３を閉じ、搬送室３０２内を真空引きする。このとき、上記の各ゲートバルブは各ゲートを密封した状態となっている。搬送室３０２内の真空引きが完了すると、各ゲートバルブを駆動してゲートＧを開き、真空搬送ロボット３０７によってウェハＷを所定の真空処理室に搬送する。当該真空処理室において、処理を行うために、各ゲートバルブを駆動してゲートＧを閉じ、ウェハＷの所定の処理を行う。ウェハＷの所定の処理が完了したら、ゲートバルブを駆動してゲートＧを開き、再度真空搬送ロボット３０７によってウェハＷを当該真空処理室から取出し、搬出入口３０３を通じて真空処理装置３０１外に自動的に搬出される。
【０００４】
上記のような真空処理装置３０１におけるゲートＧを開閉しかつ密封可能なゲートバルブ３０６の構造として、例えば、図１７および図１８に示すような構造が知られている。
図１７において、搬送室２０２は、ゲートＧを通じて真空処理室２０３と連通している。このゲートＧの開閉をゲートバルブ２０１によって行うが、ゲートバルブ２０１は、ゲートＧの開閉および密封を行う弁体２０５と、この弁体２０５が一端部に固定され直動可能にかつ所定の軸２０８を中心に傾斜可能に保持されている弁ロッド２０６と、搬送室２０２と弁ロッド２０６との間をシーリングするシールベローズ２０７と、弁ロッド２０６を直動および傾動させる図示しない駆動手段とを有している。
ゲートバルブ２０１は、図１７においては、ゲートＧを開いた状態にある。ゲートＧを閉じかつ密封するには、図１８に示すように、弁ロッド２０６を直動させて弁体２０５がゲートＧを閉じる位置まで移動し、弁ロッド２０６を軸２０８を中心に傾斜させることにより行う。この結果、弁体２０５がゲートＧの外周に設けられたＯリング２０４を押圧しゲートＧが密封される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、上記したような構造のゲートバルブ２０１においては、たとえば、直動手段としてのエアシリンダと弁ロッド２０６との間をカム機構を介して連結することで弁ロッド２０６の傾動を行うものが知られている。
このようなカム機構を用いたゲートバルブとして、たとえば、日本国特許第２６１３１７１号公報に開示されたものがある。
上記の特許第２６１３１７１号公報に開示されたゲートバルブのカム機構は、エアシリンダによって直線的に駆動されるヨークと弁ロッドの下端部に固定されたブロックとを連結する、ピンおよび当該ピンと係合する傾斜長孔からなる。
この構成のカム機構では、傾斜長孔に対してピンが摺動することにより、弁ロッドを傾斜させる傾動力を発生させる。
【０００６】
また、カム機構を用いたゲートバルブとして、たとえば、米国特許５，１２０，０１９号に開示されたものが知られている。
この米国特許５，１２０，０１９号に開示されたカム機構は、エアシリンダによって直動されるカム面を備えたカムプレートと、弁ロッドに回転自在に設けられたローラからなるカムフォロワとからなり、直動するカムプレートのカム面にローラが係合することにより弁ロッドが傾動する構成となっている。
【０００７】
しかしながら、特許第２６１３１７１号公報に開示されたカム機構の構成では、ピンは傾斜長孔の内周面を摺動するため、両者の間には滑り摩擦が発生し、騒音が発生しやすく静粛性に乏しいという不利益が存在した。
また、ピンと傾斜長孔の内周面との間に滑り摩擦が発生するため、カム機構を駆動する駆動手段としてのエアシリンダの出力を大きくする必要があったり、カム機構が滑らかに動作しにくかったり、ピンと傾斜長孔の内周面が摩耗しやすく長期間安定した動作を保証できない等の不利益が存在した。
【０００８】
一方、米国特許５，１２０，０１９号に開示された構成のカム機構では、カムフォロワとしてのローラはカムプレートのカム面に対して転動するため、滑り摩擦が発生しにくく、主に転がり摩擦が発生する。このため、カム機構の動作は、比較的滑らかであり、静粛性にも優れているが、ローラを支軸によって回転自在に指示する必要があり、構造が複雑となり、ローラと支軸との間の軸受が必要であり、この軸受には大きなラジアル荷重が加わるため軸受の信頼性に問題があった。
また、ローラの直径を小さくすることにも限界があり、小型化の観点からは不利な構成であった。
【０００９】
本発明は、上述した問題に鑑みてなされたものであって、構造が簡素化、小型化され安価であり、動きがスムーズで高速動作することができ、静粛性に富み、信頼性の高いカム機構を備えたゲートバルブを提供することを目的とする。
さらに、本発明は、弁体による開口部の密封状態の解除動作を確実に行うことができるゲートバルブを提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】
本発明のゲートバルブは、気密室内に設けられ当該気密室の開口部を開閉可能でかつ前記開口部に対して傾動することにより当該開口部を密封可能な弁体と、一端部に前記弁体が固定され、前記弁体が開口部を開閉する所定の直動方向に移動可能に保持され、かつ、所定の傾動軸を中心に傾動可能に保持された弁ロッドと、前記弁ロッドと前記気密室との間を移動可能にシールするシーリング手段と、前記弁体の前記開口部を閉じる向きの直動を当該弁体が開口部を閉じた閉位置で規制する規制手段と、転動体と、前記転動体の転動面を当該転動体が回転自在に保持する保持面を備える転動体保持部材と、前記転動体保持部材に対向して配置され、前記転動体が転がり、前記転動体保持部材に供給される開口部を閉じる向きの直動力を前記閉位置で直動が規制された弁ロッドを傾動させる傾動力に変換するカム面を備える、前記弁ロッドの他端部側に連結された傾動用カム部材と、前記転動体保持部材に回転自在に保持された転動体の転動面の一部に対向する対向面を備え、当該転動面と対向面との間に形成される隙間に潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材とを有する傾動用カム機構と、前記傾動用カム機構とは独立に設けられ、前記傾動用カム機構による前記弁ロッドの傾動動作に影響を与えず、かつ、前記閉位置において前記開口部を開く向きの直動力の供給により前記弁ロッドを前記傾動軸を中心に傾動させ、前記開口部を密封した状態にある前記弁体の密封を強制的に解除させるカム面をもつ密封解除用カム部材を有する密封解除用カム機構と、前記傾動用カム機構の前記転動体保持部材および前記密封解除用カム機構のカム部材を共通に直動させる駆動手段とを有する。
【００１１】
好適には、前記転動体保持部材の保持面は、前記潤滑剤を滞留させる溝部を備え、
前記潤滑剤保持部材の対向面は、潤滑剤を保持する潤滑剤保持領域を構成する凹部および突出部を備えている。
【００１４】
さらに好適には、前記シーリング手段は、一端が前記弁ロッドに固定され、他端が前記気密室側に固定された伸縮自在のシールべローズ部と、前記弁ロッドが挿入され、前記弁ロッドの傾動を許容しつつ前記気密室で発生したダストの前記シールべローズへの侵入を防ぐダストシール部とを有する。
【００１５】
本発明では、転動体保持部材を駆動手段によって弁体が開口部を閉じる方向に直動させると、弁ロッドは当該方向に移動し、閉位置で直動が規制される。
さらに、転動体保持部材を駆動すると、転動体保持部材の保持面に回転自在に保持された転動体は、傾動用カム部材のカム面を転がりながら移動する。
これにより、弁ロッドは傾動し、開口部は弁体によって密封される。
【００１６】
このとき、転動体は、転動体保持部材の保持面に対して回転するので当該保持面との間に滑り摩擦が生じ、傾動用カム部材のカム面との間には転がり摩擦が生じる。
一方、潤滑剤保持部材の対向面と転動体の転動面の一部との間では潤滑剤が保持されているため、転動体がカム面を転がると、転動体は対向面に対して回転する。
転動体が対向面に対して回転すると、転動面には潤滑剤が付着し、転動面の全周に潤滑剤が付着した状態となる。
このため、転動体と傾動用カム部材のカム面との間は潤滑され、両者の間の転がり摩擦は軽減される。
さらに、転動体と転動体保持部材の保持面との間にも、転動面に付着した潤滑剤が供給され、転動面と保持面との間が潤滑され滑り摩擦が軽減される。
【００１７】
また、開口部は弁体によって密封された状態から、気密室の開口部を開く向きに弁ロッドを駆動すると、密封解除用カム機構が動作する。
具体的には、密封解除用カム部材のカム面を支持部材に回転自在に支持されたローラ部材が転動することによって、弁ロッドが開口部の密封を解除する向きに強制的に傾動させられる。
このため、弁体と開口部との間に設けられるシール部材が熱等によって固着した場合や、気密室と大気との間に弁体を開口部に押し付けるように作用する圧力差がある場合であっても、弁体による開口部の密封状態を確実に解除することができる。
【００１８】
さらに、本発明では、シール手段をシールベローズとダストシールとによって構成している。たとえば、気密室内で発生した蒸着成分や破損した製品の一部等からなるダストがシールベローズ内に侵入し、シールベローズの伸縮部に挟みこまれると、シールベローズにクラック等が発生し易くなり、シール機能を果たせなくなることがあるが、ダストシールによってシールベローズ内へのダストの侵入を防ぐことで、このような不利益の発生を抑制できる。
【００１９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
図１は、本発明の一実施形態に係るゲートバルブの構成を示す断面図であり、図２は図１のＡ−Ａ線方向の断面図である。
図１および図２に示すゲートバルブ１は、弁体２と、連結部材４を介して弁体２と連結された弁ロッド６と、シールベローズ１０と、ダストシール部９０と、傾動用カム機構部３１と、密封解除用カム機構部７０と、エアシリンダ６０と、コイルばね８０とを備えている。
ここで、弁体２は本発明の弁体、弁ロッド６は本発明の弁ロッド、シールベローズ１０およびダストシール部９０は本発明のシーリング手段、傾動用カム機構部３１は本発明の傾動用カム機構、密封解除用カム機構部７０は本発明の密封解除用カム機構、エアシリンダ６０は本発明の駆動手段のそれぞれ一具体例に対応している。
【００２０】
弁体２は、平板状の部材から形成され、気密室５０の開口部５１を開閉可能でかつ開口部５１に対して傾動することにより開口部５１をＯリング２ａを介して密封することができる。本実施形態においては、弁体２として平板状の部材を示しているが、開口部が曲面形状を有する場合にこれに合せた形状とすることも可能である。また、弁体２の形成材料としては、極力パーティクルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等の材料が望ましい。弁体２と連結部材４との連結は、例えばボルトによって行われる。
なお、Ｏリング２ａは、弁体２に形成された脱落防止用のいわゆるアリ溝２ｂに嵌入されている。
【００２１】
弁ロッド６は、一端に連結部材４を介して弁体２が固定され、気密室５０の取り付け部５２の挿入孔５２ａおよび当該取り付け部５２にＯリング８ｂを介して取り付けられた取り付け部材８の挿入孔８ａから気密室外に突出するように設けられている。取り付け部材８は外周に嵌合するリング状の固定部材９によって取り付け部５２に固定されている。
さらに、弁ロッド６は、他端側が保持部材４１に連結され、保持部材４１よって保持されている、保持部材４１は支軸４１ａを中心に回転自在になっていることから、弁ロッド６も支軸４１ａを中心に傾斜可能となっている。この支軸４１ａが本発明の傾動軸の一具体例に対応している。
また、弁ロッド６と連結部材４との連結は、例えば溶接によって行われる。弁ロッド６の形成材料としては、極力パーティクルを発生せず、ガス等を放出しない金属材料等の材料が望ましい。
【００２２】
シールベローズ１０は、気密室５０の室内側と弁ロッド６との間をシーリングする部材であり、弁ロッド６の直動および傾動に伴って伸縮可能となっている。
また、シールベローズ１０は、金属材料から形成され、取り付け部材８の端部に気密状態を保って、例えば溶接等の接合手段によって固定されている。
シールベローズ１０の他端部は、弁ロッド６に嵌合固定された固定リング部材１１に、例えば溶接等の接合手段によって固定されている。なお、固定リング部材１１と弁ロッド６との間にはＯリング１１ａが介在している。
これにより、弁ロッド６が直動および傾動しても、上記の気密室をシーリングすることができ、外部からパーティクル等の汚染物質が侵入するのを防止することができる。
なお、シールベローズ１０は、たとえば、金属材料から形成されている。
【００２３】
ダストシール部９０は、取り付け部５２の挿入孔５２ａの気密室内側に形成された嵌合凹部５２ｂに嵌合固定されており、弁ロッド６の傾動を許容しつつ気密室５０内で発生したダストのシールべローズ１０内部への侵入を防ぐように機能する。なお、図１および図２は、ダストシール部９０の配置のみを示している。
上記の取り付け部５２の挿入孔５２ａの直径は、弁ロッド６の傾動を受容する必要があるため、弁ロッド６の軸径よりも必然的に大きくする必要があり、比較的大きな隙間が存在する。気密室５０で発生したウェーハ粉砕片や気密室５０に堆積した蒸着材料等がこの隙間通じてシールベローズ１０内に侵入することがあり、これを挟み込んだシールベローズ１０が破壊することがある。
本実施形態では、挿入孔５２ａにダストシール部９０を設けることによって、上記の隙間を通じてウェーハ粉砕片や蒸着材料等のダストがシールベローズ１０に侵入するのを防いでいる。
【００２４】
図３は、ダストシール部９０の具体的構成を示す断面図であり、図４はダストシール部９０を構成する各部品を分解した状態を示す図である。
図３および図４に示すように、ダストシール部９０は、フレックスブッシュ９１と、シール部材９２と、スラストジョイント９３と、Ｏリング９４と、スラストワッシャ９５と、カバー９６と、ボルト９７とを備える。
【００２５】
ダストシール部９０おいて、フレックスブッシュ９１は取り付け部５２の挿入孔５２ａの気密室５０側に形成された嵌合凹部５２ｂに嵌め込まれる。
このフレックスブッシュ９１の筒状部９１ａの弁ロッド６の挿入孔９１ｂの直径は、弁ロッド６の直径よりも若干大きく形成されている。
フレックスブッシュ９１の筒状部９１ａの外周にシール部材９２の内周のリップ部９２ａが嵌め込まれる。
シール部材９２の外周には、スラストジョイント９３の内周が嵌め込まれる。
スラストジョイント９３の外周の溝９３ａには、Ｏリング９４が嵌め込まれる。
カバー９６は、スラストワッシャ９５を介してスラストジョイント９３の一端面に置かれ、ボルト９７によって、取り付け部５２の気密室５０側の面に固定される。
【００２６】
弁ロッド６とフレックスブッシュ９１との間には、微小な隙間が設けられ、弁ロッド６が単に直動方向に移動する場合には、弁ロッド６とフレックスブッシュ９１とは摺動しない。
弁ロッド６が傾動した場合には、フレックスブッシュ９１の筒状部９１ａと弁ロッド６とが接触し、フレックスブッシュ９１が弁ロッド６の動きに追従するが、Ｏリング９４およびシール部材９２のリップ部９２ａの弾性によりフレックスブッシュ９１の動きを吸収する。
したがって、弁ロッド６が傾動状態から復帰して傾動していない状態となると、フレックスブッシュ９１は弁ロッド６に対して略一定位置に復帰する。このように、フレックスブッシュ９１が存在することで、気密室５０で発生した、ウェーハの破片や蒸着材料等のダストがシールベローズ１０内に侵入するのを防ぐことができる。
【００２７】
また、気密室５０側とシールベローズ１０の内部側とにおいては、シールベローズ１０の伸縮により、空気のポンピングが行われる。
このため、取り付け部５２には、気密室５０側とシールベローズ１０の内部側とを連通する通気孔５２ｄが形成されている。
このような構成とすることにより、ダストシール部９０を設けても、シールベローズ１０に不要な圧力がかからず、シールベローズ１０が変形することがない。
【００２８】
保持部材４１は、有底の円筒状の部材であり、有底部には弁ロッド６を嵌合挿入する挿入孔４１ｃが形成され、外周には互いに対向する位置に支軸４１ａがそれぞれ形成されている。
保持部材４１は、円筒状の部材であることから、弁ロッド６の直動によって伸縮するシールベローズ１０を内部に収容可能となっている。
保持部材４１に形成された各支軸４１ａは、軸受部材４３によって回転自在に保持されている。
これにより、保持部材４１は、支軸４１ａを中心に傾動可能になっており、弁ロッド６も傾動可能になっている。
【００２９】
支軸４１ａを回転自在に保持する軸受部材４３は、エアシリンダ６０の側面に形成された溝状のレール５５に移動自在に保持されている。
これにより、保持部材４１は直動方向Ｂ１およびＢ２に沿って移動自在になっており、弁ロッド６は直動方向Ｂ１およびＢ２に移動自在となっている。
【００３０】
レール５５の気密室５０側の端部には、ストッパ部材１２がそれぞれ設けられている。なお、ストッパ部材１２は、本発明の規制手段の一具体例に対応している。
ストッパ部材１２は、直動方向Ｂ１、すなわち、弁体２が開口部５１を閉じる向きに直動するとき、軸受部材４３が当接して、保持部材４１（弁ロッド６）の直動を規制する。
ストッパ部材１２は、軸受部材４３との衝突による衝撃を緩和するため、たとえば、樹脂材料で形成することができる。
【００３１】
エアシリンダ６０は、弁ロッド６に関して対称な位置にそれぞれ配置されている。これらのエアシリンダ６０は、気密室５０の取り付け板５２の外側面にボルト等の締結手段によって固定されている。
エアシリンダ６０は、圧縮空気によって伸縮するピストンロッド６１を内蔵しており、これらのピストンロッド６１は、連結板３０にそれぞれ固定されている。
エアシリンダ６０のピストンロッド６１は、直動方向Ｂ１およびＢ２に伸縮し、これにより、連結板３０も直動方向Ｂ１およびＢ２に直動する。
【００３２】
コイルばね８０は、保持部材４１と連結板３０との間に介在しこれらを連結しており、保持部材４１の支持軸４１ａを中心とする傾動を弾性的に許容しつつ当該保持部材４１と連結板３０との相対位置関係を一定に維持する弾性部材として作用する。
このコイルばね８０は、保持部材４１の端部に形成された固定用溝部４１ｈに一端が嵌合固定されており、他端が連結板３０に形成された固定用溝部３０ａに嵌合固定されている。
【００３３】
密封解除用カム機構
密封解除用カム機構部７０は、Ｂ１およびＢ２で示す直動方向に関して保持部材４１の両側部に設けられ、弁体２が開口部５１を開く向きの直動力の供給に応じて弁体２の密封を解除する向きに弁ロッド６を傾動させる。
図５は、図１に示す密封解除用カム機構部７０を拡大した断面図であり、図６は図５の矢印Ｂ−Ｂ方向の断面図である。
【００３４】
図５および図６に示すように、密封解除用カム機構部７０は、ガイド部材７１と、保持部材４１に形成された凹部４１ｄ内に設けられたピン状の支持部材７８と、支持部材７８に回転自在に支持されたローラ部材７９とを備える。
ここで、ガイド部材７１は本発明の密封解除用カム部材の一具体例、支持部材７８は本発明の支持部材、ローラ部材７９は本発明のローラ部材のそれぞれ一具体例に対応している。
【００３５】
ガイド部材７１は、連結板３０に下端部７１ａがボルトＢＬによって連結されており、図中の上端部に保持部材に対向するように突出する２つの突出部７２を備えており、これら突出部７２が保持部材４１の側面に形成された凹部４１ｄに収容されている。
突出部７２の互いに対向する面は、Ｂ１およびＢ２で示す直動方向に沿った平面部７２ｂとこの平面部７２ｂに連続する傾斜面部７２ａとからなる。
一方の突出部７２の平面部７２ｂおよび傾斜面部７２ａがカム面７２ｃを構成している。このカム面７２ｃは、弁体２が開口部５１を密封する際に、傾動動作に影響を与えない形状に形成されており、かつ、弁体２による開口部５１の密封が完了した状態で、傾斜面部７２ａがローラ部材７９に接近または接触した状態になるような形状に形成されている。
また、突出部７２の下端面は、ガイド部材７１がＢ２の向きに直動したときに、保持部材４１の凹部４１ｄの下側側面４１ｅに当接する当接面となっている。すなわち、この突出部７２の当接面７２ｄは、ガイド部材７１が矢印Ｂ２の向きに直動したとき、保持部材４１をガイド部材７１とともに、Ｂ２の向きに直動させる。
【００３６】
ガイド部材７１の２つの突出部７２の下端部に隣接してスラストワッシャ７４が埋め込まれている。このスラストワッシャ７４は、たとえば、黄銅にカーボンを含有させた材料等の摺動抵抗に低い材料から形成され、保持部材４１に対向する対向面７４ａと保持部材４１の側面４１ｆが接触しており、この対向面７４ａがＢ１およびＢ２方向の直動に応じて摺動する。
【００３７】
保持部材４１の凹部４１ｄの下側面４１ｅの一部には、衝撃干渉部材７６が設けられており、この衝撃干渉部材７６は、たとえば、ゴム材料、合成樹脂材料等の衝撃緩和性能に優れた材料から形成されている。
衝撃干渉部材７６は、ガイド部材７１がＢ２の向きに直動し、突出部７２の当接面７２ｄが保持部材４１の凹部４１ｄの下側面４１ｅに衝突したときの衝撃を緩和させる役割を果たす。
【００３８】
支持部材７８は、保持部材４１の凹部４１ｄ内に形成されたねじ穴に螺合固定されている。
ローラ部材７９は、支持部材７８に回転自在に支持されており、ガイド部材７１の突出部７２のカム面７２ｃ上を転動する。
また、ローラ部材７９の直径は、２つの突出部７２の平面部７２ｂ間の距離よりも若干小さい。
ローラ部材７９は２つの突出部７２の平面部７２ｂ間に位置することにより、これら平面部７２ｂに係合し、保持部材４１の傾動が規制され、弁ロッド６が直立した状態が保持される。
【００３９】
傾動用カム機構
傾動用カム機構部３１は、上記の保持部材４１と連結板３０との間に設けられており、連結板３０を通じてエアシリンダ６０から供給される直動力によって弁ロッド６を直動させ、かつ、供給される直動力を傾動力に変換して弁体２が開口部５１を閉じた閉位置で直動が規制された弁ロッド６を、弁体２が開口部５１を密封する向きに支軸４１ａを中心に傾動させる。
【００４０】
図７は、傾動用カム機構部３１の具体的構造を示す断面図である。
図７において、傾動用カム機構部３１は、保持部材４１の下端部に固定されたカム部材３２と、ローラ部材３５と、連結板３０のカム部材３２に対向する位置に固定されたローラ保持部材３８と、ローラ保持部材３８に設けられた潤滑剤保持部材１０１とを備える。
【００４１】
ここで、ローラ部材３５は本発明の転動体、ローラ保持部材３８は本発明の転動体保持部材、カム部材３２は本発明の傾動用カム部材、潤滑剤保持部材１０１は本発明の潤滑剤保持部材のそれぞれ一具体例に対応している。
【００４２】
カム部材３２は、滑らかに連続する曲面および平面からなる所定形状のカム面３２ａを備えている。
このカム面３２ａは、たとえば、ローラ３５を保持可能な凹状曲面からなる保持部３２ｂと、ローラ３５が転がることによって弁ロッド６（保持部材４１）に所要の傾動力を発生させるような曲面からなる傾斜面部３２ｃと、直動方向Ｂ１およびＢ２に沿った平面からなる平面部３２ｄとから構成されている。
したがって、カム面３２ａ上のローラ３５の転動によって、カム部材３２とローラ保持部材３８との直動方向Ｂ１およびＢ２の相対位置関係が変化するとともに、傾動方向Ｃ１およびＣ２の方向の相対位置関係も変化し、カム面３２ａは弁ロッド６を保持部材４１の支軸４１ａを中心に傾動させる。
【００４３】
ローラ３５は、円柱体からなり、円柱面からなる転動面３５ａを備えている。
このローラ３５は、上記のカム部材３２のカム面３２ａを転がり、かつ、ローラ保持部材３８の保持面３８ａを摺動しながら回転し、また、大きな荷重が印加される。
このため、ローラ３５には、強度が比較的高く、耐磨耗性の高い金属材料を使用することが好ましい。
なお、ローラ３５の軸方向の両端部には、図示しないリング部材が嵌合固定されており、これらのリング部材がローラ保持部材３８に係合することで、ローラ３５はローラ保持部材３８の保持面３８ａに対して軸方向の移動が規制されている。
【００４４】
図８は、ローラ保持部材３８の構造を示す図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すローラ保持部材３８を矢印Ｄ１方向から見た上面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すローラ保持部材３８を矢印Ｄ２方向から見た底面図である。
【００４５】
図８に示すように、ローラ保持部材３８は、ローラ３５の転動面３５ａを保持する保持面３８ａを備えており、ローラ３５はこの保持面３８ａによってＲの向きに回転自在に保持されている。
また、ローラ保持部材３８は、底面にはねじ穴３８ｄが形成されており、このねじ穴３８ｄにボルトを螺合することで、ローラ保持部材３８は連結板３０に固定される。
ローラ保持部材３８が連結板３０に固定されていることにより、直動方向Ｂ１およびＢ２に直接駆動される。
また、ローラ保持部材３８の側面には、上記の潤滑剤保持部材１０１を固定するためのねじ穴３８ｃが形成されている。
【００４６】
ローラ保持部材３８の保持面３８ａは、図８（ｂ）に示すように、ローラ３５の回転方向Ｒに沿って形成された複数条の溝部３８ｂを備える。
この溝部３８ｂは、潤滑剤保持部材１０１によって保持された潤滑剤Ｇを滞留させるためのものである。
【００４７】
図９は、潤滑剤保持部材１０１の構造を示す図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示す潤滑剤保持部材１０１を矢印Ｄ方向から見た底面図であり、（ｃ）は（ａ）の円Ａ内の拡大図である。
図９において、潤滑剤保持部材１０１は断面が略Ｌ字状の部材からなる。
この潤滑剤保持部材１０１は、Ｌ字状の部材の一辺に形成された貫通穴１０１ｄを通じてローラ保持部材３８のねじ穴３８ｃにボルトを螺合させることにより、ローラ保持部材３８に固定される。
また、潤滑剤保持部材１０１の、Ｌ字状部材の他辺の一面は、ローラ３５の転動面３５ａの一部に対向する対向面１０１ａとなっており、この対向面１０１ａとローラ３５の転動面３５ａとの間に形成される隙間に潤滑剤Ｇを保持する。
【００４８】
潤滑剤保持部材１０１の対向面１０１ａ先端部には、当該対向面１０１ａから突出する突出部１０１ｃが形成されている。
潤滑剤保持部材１０１の対向面１０１ａ先端部には、突出部１０１ｃに隣接してローラ３５の転動面３５ａに対して窪んだ凹部１０１ｂが形成されている。
潤滑剤保持部材１０１の突出部１０１ｃおよび凹部１０１ｂは、図９（ｂ）から分かるように、ローラ３５の転動面３５ａの母線に沿って伸びており、ローラ３５の転動面３５ａの軸方向の略全域に対向している。
潤滑剤保持部材１０１の突出部１０１ｃおよび凹部１０１ｂは、その凹凸によって潤滑剤Ｇを保持する潤滑剤保持領域を構成している。
【００４９】
図７に示すように、潤滑剤Ｇは、潤滑剤保持部材１０１の対向面１０１ａ、突出部１０１ｃおよび凹部１０１ｂとローラ３５の転動面３５ａとの間に形成される隙間に保持される。
すなわち、潤滑剤保持部材１０１の対向面１０１ａ先端部にローラ３５の転動面３５ａに近接する突出部１０１ｃを設けることで、ローラ３５が図７に示すＲ２の向きに回転したとき、対向面１０１ａとローラ３５の転動面３５ａとの間の隙間に保持された潤滑剤Ｇが大量にローラ３５の転動面３５ａに付着して運ばれるのを防ぐ。
潤滑剤保持部材１０１の対向面１０１ａの突出部１０１ｃは、ローラ３５の転動面３５ａに付着する潤滑剤Ｇの付着量を規制し、付着量が一定になるように機能している。
【００５０】
また、潤滑剤保持部材１０１の対向面１０１ａに突出部１０１ｃおよび凹部１０１ｂを設けることで、対向面１０１ａがフラットな場合と比べて、より多い量の潤滑剤Ｇが保持可能となっている。
【００５１】
潤滑剤Ｇは、たとえば、半固体状の潤滑剤からなる、たとえば、グリースを使用する。
すなわち、潤滑剤Ｇに液体と固体の中間状態にあるものを使用することで、潤滑剤保持部材１０１の対向面１０１ａとローラ３５の転動面３５ａとの隙間に保持することが可能となる。
【００５２】
潤滑剤保持部材１０１は、たとえば、ジュラコン等の樹脂材料や金属材料から形成され、樹脂材料の場合には成形加工され、金属材料の場合には切削加工したものを用いる。
【００５３】
次に、上記構成のゲートバルブ１の動作について説明する。
図１および図２に示したゲートバルブ１の状態は、開口部５１を開いた状態であるが、この状態から、エアシリンダ６０を駆動して、ローラ保持部材３８を開口部５１を閉じる直動方向Ｂ１に直動させる。
【００５４】
エアシリンダ６０の駆動によって、弁体２は、図１０および図１１に示すように、直動方向Ｂ１に向かって開口部５１を閉じる位置まで移動する。
この状態では、弁体２は開口部５１を密封していない。なお、図１１は、図１０のＡ−Ａ線方向の断面図である。
この弁体２の直動方向Ｂ１に向かう移動の際には、ローラ保持部材３８はローラ３５を介してカム部材３２を押圧する。ローラ３５は、図７に示したように、カム部材３２のカム面３２ａの保持部３２ｂに保持された状態である。
また、ローラ保持部材３８を高速で移動させたような場合であっても、上記コイルばね８０の弾性力によって、ローラ３５の保持状態は保たれ、解除されることはない。また、ローラ保持部材３８からローラ３５への推進力は、カム部材３２の保持部３２ｂに直接伝達されるため、弁ロッド６を高速に移動させることが可能である。
【００５５】
なお、密封解除用カム機構部７０は、弁体２の直動方向Ｂ１に向かう移動の際には、図１２に示すように、ローラ部材７９はガイド部材７１に形成された２つの突出部７２の平面部７２ｂ間に位置することにより、これら平面部７２ｂに係合した状態にある。
このため、保持部材４１の支持軸４１ａを中心とする傾動動作は規制され、弁ロッド６は直立した状態にある。
【００５６】
ローラ保持部材３８が移動して、弁ロッド６が所定の位置に到達すると、保持部材４１の支軸４１ａを支持している軸受部材４３がストッパ部材１２に当接し、保持部材４１の直動方向Ｂ１への直動が規制される。すなわち、弁ロッド６の直動方向Ｂ１への直動が規制される。
保持部材４１の直動方向Ｂ１への直動が規制された状態でさらにエアシリンダ６０からの直動力が供給されると、傾動用カム機構部３１が動作して図１３に示すように、弁ロッド６は弁体２が開口部５１を密封する向きに向けて傾動する。
【００５７】
保持部材４１の直動方向Ｂ１への直動が規制された状態でさらにエアシリンダ６０によってローラ保持部材３８が直動方向Ｂ１に押されると、図１４に示すように、ローラ保持部材３８の保持面３８ａに保持されたローラ３５は、コイルバネ８０の弾性力に抗してカム部材３２の保持部３２ｂから傾斜面部３２ｃに向かって転がり始める。
【００５８】
ローラ３５がカム部材３２のカム面３２ａの保持部３２ｂから傾斜面部３２ｃに向かって転がり始めると、ローラ保持部材３８の保持面３８ａ上で図１４に示すＲ１の向きに回転する。すなわち、ローラ３５の転動面３５ａは、保持面３８ａに対して摺動する。
【００５９】
ローラ３５が矢印Ｒ１の向きに回転すると、潤滑剤保持部１０１とローラ３５の転動面３５ａとの間で保持された潤滑剤Ｇがローラ３５の転動面３５ａに塗布される。
ローラ３５の転動面３５ａに塗布される潤滑剤Ｇの量は、潤滑剤保持部１０１の突出部１０１ｃの作用によって、略一定に制限される。
【００６０】
ローラ３５の転動面３５ａに潤滑剤Ｇが付着すると、ローラ３５の転動面３５ａとローラ保持部材３８の保持面３８ａとの間は、潤滑される。
【００６１】
このとき、ローラ３５の転動面３５ａに付着した潤滑剤Ｇは、ローラ３５の転動面３５ａとローラ保持部材３８の保持面３８ａとの間を潤滑するとともに、ローラ保持部材３８の保持面３８ａに形成された溝部３８ｂに次第に溜まり、この溝部３８ｂに滞留する。
このため、ローラ３５の転動面３５ａとローラ保持部材３８の保持面３８ａとの間には、常に、潤滑剤Ｇが供給される状態になる。
【００６２】
このように、ローラ３５の転動面３５ａとローラ保持部材３８の保持面３８ａとの間に安定的に潤滑剤Ｇが供給されることで、転動面３５ａと保持面３８ａとの間の滑り摩擦が軽減される。
ローラ３５の転動面３５ａは、カム部材３２のカム面３２ａに強い力で押し付けられるため、この反力により、ローラ３５の転動面３５ａはローラ保持部材３８の保持面３８ａに強い力で押し付けられるが、転動面３５ａと保持面３８ａとの間に十分量でかつ安定した潤滑剤Ｇが常に供給されるため、滑り摩擦による転動面３５ａおよび保持面３８ａの摩耗や騒音、振動の発生が大幅に抑制される。
【００６３】
ローラ３５がカム部材３２の平面部３２ｄまで転がると、図１４に示すように、コイルばね８０は、直動方向Ｂ１およびＢ２に関して圧縮され、かつ、弁ロッド６の傾動方向Ｃ１およびＣ２にも変形し、連結板３０と保持部材４１との間には、直動方向Ｂ１およびＢ２と傾動方向Ｃ１およびＣ２にコイルばね８０の復元力が作用する。
【００６４】
ローラ３５がローラ保持部材３８のカム面３２ａを転がると、弁ロッド６が傾斜し、図１３に示したように、弁体２に設けたＯリング２ａが開口部５１の外周に押圧され、Ｏリング２ａが押しつぶされる。
このとき、エアシリンダ６０によるローラ保持部材３８に対する直動力は、カム部材３２の傾斜面部３２ｃのくさび効果によって増幅され、弁体２のＯリング２ａを押しつぶす力は当該直動力の、例えば１０倍程度となる。これにより、弁体２がＯリング２ａを十分に押しつぶすことができ、開口部５１の密封が良好に行われることになる。
【００６５】
一方、弁体２の傾動が行われると、密封解除用カム機構部７０では、保持部材４１の傾動に応じて、ガイド部材７１の突出部７２と、保持部材４１の両側面の凹部４１ｄ内に設けられた支持部材７８およびこの支持部材７８に回転自在に支持されたローラ部材７９との相対的な位置関係は、図１５に示すように変化する。
すなわち、図１５に示すように、保持部材４１の傾動およびガイド部材７１のＢ１方向の直動によってローラ部材７９は、ガイド部材７１の一方の突出部７２の平面部７２ｂから離隔していき、弁体２（保持部材４１）の傾動動作が完了した時に、ガイド部材７１の一方の突出部７２の傾斜面部７２ａに接近または接触した状態となる。
【００６６】
気密室５０の開口部５１を開く動作は、エアシリンダ６０を上記とは逆向きに駆動する、すなわち、ピストンロッド６１をエアシリンダ６０ら伸ばすことによって行う。
エアシリンダ６０を弁体２が開口部５１を開く向き、すなわち、Ｂ２の向きに駆動すると、図１５において、連結板３０がＢ２の向きに直動する。
連結板３０がＢ２の向きに直動すると、ガイド部材７１の一方の突出部７２のカム面７２ｃにローラ部材７９が接触する。
これにより、ローラ部材７９は、カム面７２ｃの傾斜面部７２ａ上を転がり、このローラ部材７９は図１５に示す矢印の向きに回転する。
このローラ部材７９のカム面７２ｃの傾斜面部７２ａ上の転動によって、弁体２（保持部材４１）には、強制的に開口部５１の弁体２による密封を解除する方向の力が作用する。また、同時に、コイルばね８０の復元力も開口部５１の弁体２による密封を解除する方向の力として作用する。
【００６７】
このため、たとえば、Ｏリング２ａが熱等によって開口部５１の周囲に固着した場合や、気密室５０と大気との間に弁体２を開口部５１側に押し付けるように作用する圧力差がある場合であっても、確実に弁体２の開口部５１の密封を解除させることができる。
【００６８】
弁体２の開口部５１の密封状態を強制的に解除すると、ローラ部材７９は、図１２に示した位置に移動する。
この状態になると、ガイド部材７１の２つの突出部７２の当接面７２ｄが保持部材４１の凹部４１ｄの下側面４１ｅに当接する。
続けてエアシリンダ６０を開口部５１を開く方向、すなわち、Ｂ２の向きに直動させると、保持部材４１はガイド部材７１の当接面７２ｄによってＢ２の向きに引っ張られ、開口部５１が開口する。
【００６９】
一方、傾動用カム機構部３１では、上記の弁体２の開口部５１の密封状態の強制的な解除によって、ローラ３５はカム部材３２の平面部３２ｄに位置する状態から、コイルばね８０の復元力によって、傾斜面部３２ｃを転がって再度保持部３２ｂに保持され、弁ロッド６は直立する。
このときにも、ローラ３５はローラ保持部材３８の保持面３８ａ上を上記のＲ１とは逆向きに回転し、ローラ３５の転動面３５ａには潤滑剤Ｇが付着する。
【００７０】
以上のように、本実施形態に係るゲートバルブでは、弁ロッド６を傾動させる傾動用カム機構３１にローラ３５を使用し、ローラ３５の転動面３５ａをローラ保持部材３８の保持面３８ａで回転自在に保持し、カム部材３２のカム面３２ａを転動させる構成としている。さらに、ローラ保持部材３８の保持面３８ａを摺動するローラ３５の転動面３５ａに対して、潤滑剤保持部材１０１によって潤滑剤Ｇを安定的、かつ、十分に供給できる構成としている。
本実施形態のゲートバルブでは、上記構成としているため、傾動用カム機構３１に、弁体２の開口部５１の密封状態を強制的に解除させる機能を併せ持たせることは構造的な制限によって困難であり、このため、傾動用カム機構３１とは独立に、密封解除用カム機構７０を設け、弁体２の開口部５１の密封状態を強制的に解除する構成としている。
【００７１】
また、本実施形態によれば、密封解除用カム機構部７０のローラ部材７９を回転自在に支持し、ガイド部材７１に形成されたカム面７２ｃ上を転動させる構成としたため、ローラ部材７９の摩擦による摩耗が低減され、また、弁体２の開口部５１の密封解除動作時の振動や騒音の発生を低減できる。
【００７２】
また、本実施形態に係るゲートバルブによれば、気密室５０と弁ロッド６との間を単にシールベローズ１０によってシールするだけでなく、気密室５０と弁ロッド６との間にダストシール部９０を設け、気密室５０側から発生するダストがシールベローズ１０内に侵入するのを防止している。
このため、シールベローズ１０のダストの挟み込みによる破損、破壊を抑制でき、シールベローズ１０の信頼性を高めることができる。
【００７３】
本発明は、上述した実施形態に限定されない。
上述した実施形態では、カム部材３２を弁ロッド６（保持部材４１）に連結し、ローラ保持部材３８を連結板３０を介してエアシリンダ６０により直接駆動する構成としたが、たとえば、ローラ保持部材３８を弁ロッド６（保持部材４１）に直接連結し、カム部材３２をエアシリンダ６０により直接駆動する構成とすることも可能である。
さらに、上述した実施形態では、転動体としてローラ３５の場合について説明したが、たとえば球体を用いることも可能である。
【００７４】
【発明の効果】
本発明によれば、ゲートバルブのカム機構を、構造を簡素化、小型化、低コスト化でき、動きをスムーズで高速にすることができ、静粛性に富み、信頼性の高いものとすることができる。
また、本発明によれば、弁体による気密室の開口部の密封を確実に解除することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係るゲートバルブの構成を示す断面図である。
【図２】図１のＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図３】ダストシール部９０の具体的構造を示す断面図である。
【図４】ダストシール部９０を構成する各部品を分解した状態を示す断面図である。
【図５】密封解除用カム機構部７０の具体的構造を示す断面図である。
【図６】図５のＢ−Ｂ線方向の断面図である。
【図７】傾動用カム機構部３１の具体的構造を示す断面図である。
【図８】ローラ保持部材３８の構造を示す図であって、（ａ）は断面図であり、（ｂ）は（ａ）に示すローラ保持部材３８を矢印Ｄ１方向から見た上面図であり、（ｃ）は（ａ）に示すローラ保持部材３８を矢印Ｄ２方向から見た底面図である。
【図９】潤滑剤保持部材１０１の構造を示す図である。
【図１０】開口部５１を閉じた状態のゲートバルブ１を示す断面図である。
【図１１】図１０に示すゲートバルブの動作状態におけるＡ−Ａ線方向の断面図である。
【図１２】弁体２が開口部５１に対して傾動していない状態での密封解除用カム機構７０の状態を示す図である。
【図１３】図１１に示すゲートバルブの動作から弁体を傾動させて開口部を密封した状態を示す断面図である。
【図１４】傾動用カム機構部３１の動作を説明するための断面図である。
【図１５】弁体２が開口部５１を密封した状態での密封解除用カム機構７０の状態を示す図である。
【図１６】マルチチャンバ構成の真空処理装置の一例を示す斜視図である。
【図１７】ゲートバルブの構造の一例を示す説明図である。
【図１８】図１７に示すゲートバルブによってゲートを閉じて密封した状態を示す説明図である。
【符号の説明】
１…ゲートバルブ
２…弁体
４…連結部材
６…弁ロッド
１０…シールベローズ
１２…ストッパ部材
３０…連結板
３１…傾動用カム機構部
３２…カム部材
３２ａ…カム面
３５…ローラ
３５ａ…転動面
３８…ローラ保持部材
３８ａ…保持面
４１…保持部材
６０…エアシリンダ
７０…密封解除用カム機構部
７１…ガイド部材
７２…突出部
７２ａ…傾斜面部
７２ｂ…平面部
７２ｃ…カム面
９０…ダストシール部
９１…フレックスブッシュ
９２…シール部材
９３…スラストジョイント
９４…Ｏリング
９５…スラストワッシャ
９６…カバー
９７…ボルト
１０１…潤滑剤保持部材

Claims (3)

1. 気密室内に設けられ当該気密室の開口部を開閉可能でかつ前記開口部に対して傾動することにより当該開口部を密封可能な弁体と、
   一端部に前記弁体が固定され、前記弁体が開口部を開閉する所定の直動方向に移動可能に保持され、かつ、所定の傾動軸を中心に傾動可能に保持された弁ロッドと、
   前記弁ロッドと前記気密室との間を移動可能にシールするシーリング手段と、
   前記弁体の前記開口部を閉じる向きの直動を当該弁体が開口部を閉じた閉位置で規制する規制手段と、
   転動体と、前記転動体の転動面を当該転動体が回転自在に保持する保持面を備える転動体保持部材と、前記転動体保持部材に対向して配置され、前記転動体が転がり、前記転動体保持部材に供給される開口部を閉じる向きの直動力を前記閉位置で直動が規制された弁ロッドを傾動させる傾動力に変換するカム面を備える、前記弁ロッドの他端部側に連結された傾動用カム部材と、前記転動体保持部材に回転自在に保持された転動体の転動面の一部に対向する対向面を備え、当該転動面と対向面との間に形成される隙間に潤滑剤を保持する潤滑剤保持部材とを有する傾動用カム機構と、
   前記傾動用カム機構とは独立に設けられ、前記傾動用カム機構による前記弁ロッドの傾動動作に影響を与えず、かつ、前記閉位置において前記開口部を開く向きの直動力の供給により前記弁ロッドを前記傾動軸を中心に傾動させ、前記開口部を密封した状態にある前記弁体の密封を強制的に解除させるカム面をもつ密封解除用カム部材を有する密封解除用カム機構と、
   前記傾動用カム機構の前記転動体保持部材および前記密封解除用カム機構のカム部材を共通に直動させる駆動手段と
   を有するゲートバルブ。
2. 前記転動体保持部材の保持面は、前記潤滑剤を滞留させる溝部を備え、
   前記潤滑剤保持部材の対向面は、潤滑剤を保持する潤滑剤保持領域を構成する凹部および突出部を備えている
   請求項１に記載のゲートバルブ。
3. 前記シーリング手段は、一端が前記弁ロッドに固定され、他端が前記気密室側に固定された伸縮自在のシールべローズ部と、
   前記弁ロッドが挿入され、前記弁ロッドの傾動を許容しつつ前記気密室で発生したダストの前記シールべローズへの侵入を防ぐダストシール部と
   を有する請求項１または２に記載のゲートバルブ。

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