JP4225647B2 - ゲートバルブ - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空処理装置用のゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ゲートバルブは、弁体に接続された弁棒をリンク機構により駆動して流路口の開閉動作を行う。従来のゲートバルブは、流路口を閉じる際に、弁体を弁棒の延在方向に沿って直動させる。その結果、弁体が弁座に対して対向する位置に移動される。続いて、弁体が弁座に対して押圧される。このように、従来のゲートバルブは、弁体を弁棒の延在方向に移動させるための直動リンク機構を具えている。
【０００３】
図６、図７および図８は、従来のゲートバルブの構成を示す断面図である。図６は、ゲートバルブの弁座に対して平行な断面を示す図である。図７および図８は、ゲートバルブの弁座に対して直交する断面を示す図である。図６および図７は開時の様子を示し、図８は閉時の様子を示している。
【０００４】
図６、図７および図８に示すように、弁体１０は弁箱１４の内部に収められている。弁箱１４は、取付プレート２０上に設けられている。弁体１０には、弁棒としての駆動シャフト１２の一端が接続されている。この駆動シャフト１２の他端は、弁箱１４の下部に開けられた開口１６を通って、弁箱１４の外部に導出されている。この駆動シャフト１２は、弁箱１４の側部に開けられた流路口１８の周縁の弁座に対して平行な方向に延在している。取付プレート２０の下方には、駆動シャフト１２を駆動するためのリンク機構が設けられている。このリンク機構により、駆動シャフト１２が作動して、それに連動した弁体１０の動きにより流路口１８の開閉が行われる。閉時の弁体１０は、弁座に対して着座した状態となる。
【０００５】
次に、リンク機構の構成について説明する。取付プレート２０とベースプレート４４との間には、互いに平行な二条のプレート２２が接続されている。これらプレート２２は駆動シャフト１２の延在方向と平行な状態に設けられている。駆動シャフト１２の設置位置はこれらプレート２２間である。
【０００６】
各プレート２２の、駆動シャフト１２が設けられている側と反対の側には、それぞれ直動シリンダ２４が設けられている。各直動シリンダ２４は、同じ厚さのシリンダ取付ブロック３２を介してそれぞれ取付プレート２０の下面に取り付けられている。
【０００７】
上述の直動シリンダ２４の内部には、フランジ付きのシャフト２６が、駆動シャフト１２の延在方向と同じ方向に摺動が可能なように収められている。直動シリンダ２４は二つのエアポートを具えている。下端側のエアポート２８にエアを注入するとシャフト２６は上昇する。上端側のエアポート３０にエアを注入するとシャフト２６は下降する。
【０００８】
各シャフト２６の下端には、取付プレート２０に平行な状態で動力伝導プレート３４が接続されている。この動力伝導プレート３４は、シャフト２６の上下運動に従い、プレート２２に沿って上昇および下降を行うことができる。動力伝導プレート３４の中央には、バネ部３６が設けられている。駆動シャフト１２の下端は、バネ部３６を介して動力伝導プレート３４上に支持される。
【０００９】
駆動シャフト１２の中央近傍所定位置には、シャフトガイド３８が取り付けられている。シャフトガイド３８には二つのプーリ４０が設けられている。これらプーリ４０は、同一軸上に軸支されている。これらプーリ４０は、プレート２２に形成された長孔４２に沿って転がり運動を行う。したがって、駆動シャフト１２は、シャフトガイド３８と共に長孔４２に沿った直進運動が可能である。また、駆動シャフト１２およびシャフトガイド３８は、プーリ４０を軸とする回転運動も行うことができる。長孔４２の、取付プレート２０側と直動シリンダ２４側とに、それぞれストッパ６０および６２が設けられていて、これにより駆動シャフト１２およびシャフトガイド３８の直進運動の範囲が規制されている。
【００１０】
また、シャフトガイド３８と取付プレート２０との間はベローズ４６により結合されている。駆動シャフト１２は、ベローズ４６中に挿通された状態に設置されている。このベローズ４６によって、弁箱１４の開口１６の部分がシールされるので、弁箱１４中の圧力状態は保持される。
【００１１】
そして、動力伝導プレート３４上には、互いに平行に対向したプレートを有する動力導入プレート５２が固定されている。駆動シャフト１２の下端は、動力導入プレート５２のプレート間に摺動自在の状態で挟まれている。また、駆動シャフト１２の下端には、上述したプーリ４０の軸と平行な方向に延在する貫通孔が形成されており、この孔にカムシャフト４８が挿通されている。このカムシャフト４８の両端には、円筒形状のカム５０がそれぞれ接続されている。これらカム５０は、動力導入プレート５２の各プレートに形成された孔５４に嵌め込まれている。カム５０は、孔５４に沿って転がることができる。孔５４の形状は、カム５０の転がり方向が開時の駆動シャフト１２の延在方向から流路口１８の側に少し傾いた状態となるように形成されている。
【００１２】
さらに、動力導入プレート５２の両脇に、動力伝導プレートガイド５６がそれぞれ配置されている。これら動力伝導プレートガイド５６は、それぞれ動力伝導プレート３４上に固定されている。各動力伝導プレートガイド５６には、それぞれ２つのプーリ５８が軸支されている。これらプーリ５８は、プレート２２に形成された長孔６３に沿って転がり運動を行うことができる。この動力伝導プレートガイド５６は、駆動シャフト１２の動作時のぶれおよびねじれを軽減させる目的から設けられたものである。
【００１３】
次に、以上説明したゲートバルブの閉成動作につき説明する。先ず、図６および図７の状態において、直動シリンダ２４のエアポート２８にエアを導入する。すると、シャフト２６が垂直方向に上昇を始め、それに連動して動力伝導プレート３４および動力導入プレート５２が上昇し始める。動力伝導プレート３４は、バネ部３６を介して駆動シャフト１２の下端を押し上げる。このとき、カム５０は動力導入プレート５２の孔５４の上端側に位置している。駆動シャフト１２の上昇に伴い、シャフトガイド３８がプレート２２に沿って移動すると共に、ベローズ４６は収縮する。やがて、シャフトガイド３８のプーリ４０が取付プレート２０側に設けられたストッパ６０に接触し、駆動シャフト１２の上昇運動は終了する。このとき、弁体１０は流路口１８に対して対向した状態になっている。
【００１４】
引き続き、シャフト２６、動力伝導プレート３４および動力導入プレート５２は上昇を行う。この上昇運動によって、カム５０は動力導入プレート５２の孔５４に沿って転がり、駆動シャフト１２の姿勢を変化させる。すなわち、カム５０の転がり方向がシャフト２６の上昇方向に対して傾いているために、駆動シャフト１２はシャフトガイド３８のプーリ４０を軸として回転運動を行うようになる。この回転運動によって、弁体１０は流路口１８の側に押圧される。図８に示すように、駆動シャフト１２が図中の時計回りに回転運動を行った結果、弁体１０は弁座に着座した状態になる。このとき、カム５０は動力導入プレート５２の孔５４の下端側に位置している。
【００１５】
次に、ゲートバルブの開成動作につき説明する。図８の状態で、直動シリンダ２４のエアポート３０にエアを導入する。すると、シャフト２６、動力伝導プレート３４および動力導入プレート５２が下降し始める。その下降に伴って、カム５０が動力導入プレート５２の孔５４に沿って転がり、上述したように、駆動シャフト１２が今度は図８中の反時計回りに回転運動を行う。その結果、弁体１０が弁座から離れる。このとき、バネ部３６は、駆動シャフト１２のふらつきを緩和させるごとく作用する。
【００１６】
やがて、カム５０が孔５４の上端側に達する。このとき、駆動シャフト１２の延在方向がシャフト２６の下降方向に一致する。引き続き、シャフト２６が下降を行うことによって、駆動シャフト１２およびシャフトガイド３８が下降していく。この下降運動は、シャフトガイド３８のプーリ４０が直動シリンダ２４側のストッパ６２に接触するまで続けられる。
【００１７】
以上説明したように、従来のゲートバルブは、弁体を弁棒の延在方向に移動させるための直動リンク機構を具えている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直動リンク機構では、ストッパ６０とカムシャフト４８との距離、および動力導入プレート５２の孔５４の形状によって、弁体１０に与えられる力が決定される。ゲートバルブの閉時には、弁体に逆圧が作用するため、これに対抗する力を弁体に与える必要がある。そのためには、ゲートバルブを駆動するリンク機構は必然的に大きいものとなってしまう。例えば、上述の力を得るためには、ストッパ６０とカムシャフト４８との距離をある程度大きく設計しなければならない。そうでなければ、直動シリンダ２４の径のサイズを大きくする必要がある。
【００１９】
このため、基板搬送室の周辺にロード室、アンロード室および基板処理室が配置される真空処理装置では、上記各室に取り付けられるゲートバルブが各室下部面から下方に出っ張り、その出っ張り部分によって基板搬送室が取り囲まれる構造となってしまう。このような構造であると、基板搬送室下部に配置される基板搬送のための駆動ユニットや排気ユニットなどの定期点検および定期保守に必要なアクセススペースすなわちメンテナンススペースが確保できない。
【００２０】
したがって、従来より、駆動部の小型化が可能なゲートバルブの出現が望まれていた。本願の発明は、ゲートバルブの小型化によって、ゲートバルブの軽量化およびゲートバルブの製造コストの低減を図ることを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願に係る発明のゲートバルブによれば、流路口を有した弁箱と、この弁箱の内側に収められ、流路口の開閉に用いられる弁体と、この弁体に接続された弁棒と、この弁棒を作動させ、弁箱の弁座に弁体を着座させる閉成動作、およびこの弁座から弁体を離間させる開成動作を行う開閉機構とを具えたゲートバルブにおいて、弁体が弁棒を軸として揺動運動を行うように構成されていて、開閉機構が、揺動運動を行う原動節としての第１揺動リンクと、弁棒に接続されていて、この弁棒を軸として揺動運動を行う第２揺動リンクと、これら第１および第２揺動リンク間を結合する結合リンクとを具えている、回り対偶のみで構成されたリンク機構であることを特徴とする。そして、この発明のゲートバルブにおいて、弁棒は、弁体の両側部に、それぞれ同じ形状で回転軸を一致させて接続されている。また、開閉機構は、各弁棒の、弁体が接続された側と反対の端部にそれぞれ結合されている。また、第１揺動リンクは、回転シリンダが駆動することにより、この回転シリンダに接続された回転シャフトを中心として回転し、第１揺動リンクが回転シャフトを中心として第１方向に回転すると、第２揺動リンクが第１方向とは反対方向に回転することにより、第２揺動リンクの回転中心に設けられた弁棒に第１方向とは反対方向の回転力が与えられることによって、閉成動作が行われる。また、第１揺動リンクが回転シャフトを中心として第１方向とは反対方向の第２方向に回転すると、第２揺動リンクが第２方向とは反対方向に回転することにより、弁棒に第２方向とは反対方向の回転力が与えられることによって、開成動作が行われる。
【００２２】
この発明のゲートバルブにおいて、好ましくは、開閉機構は、原動節として揺動運動を行うリンクを具えていると良い。
【００２４】
このように、弁体は弁棒を軸として揺動運動を行うことにより、流路口の開閉を行う。弁棒を作動する開閉機構は、回り対偶のみで構成されている。このような回り対偶のみで構成されたリンク機構は、小型であっても比較的大きな力を発生させることができる。したがって、従来よりも小型のゲートバルブを提供することが可能である。
【００２５】
なお、対偶とは、機構を構成するリンクのうち、隣り合っている二つのリンクの組合せをいう。回り対偶とは、一つの中心軸のまわりに回転のみを行う対偶である。
【００２６】
さらに、この発明のゲートバルブにおいて、好ましくは、弁棒はくの字形状の折れ曲がり部分を有していて、この折れ曲がり部分が弁箱と開閉機構との間を結合する回転対応ベローズ内に挿通されており、この回転対応ベローズが二つのベローズを直結した構造であると良い。
【００２７】
このような構成の回転対応ベロースを用いるので、弁棒の回転運動に伴うベローズの座屈を防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図は、この発明が理解できる程度に大きさ、形状および配置関係を概略的に示すに過ぎない。また、以下に記載される数値等の条件は単なる一例に過ぎない。したがって、この発明は、この実施の形態に何ら限定されることがない。
【００２９】
図１、図２および図３は、この実施の形態のゲートバルブの構成を示す断面図である。図１は、ゲートバルブの弁座に対して平行な断面を示す図である。図２（Ａ）および図３（Ａ）は、ゲートバルブの弁座に対して直交する断面を示す図である。図２（Ｂ）および図３（Ｂ）は、開閉機構７０の駆動シャフト６８に対して直交する断面を示す図である。図１および図２は開時の様子を示し、図３は閉時の様子を示している。
【００３０】
この実施の形態のゲートバルブは、弁箱６４、弁体６６、弁棒６８および開閉機構７０を主として具えている。弁箱６４の壁面には、流路口７２が開いている。弁箱６４の内側に収められた弁体６６は、流路口７２の開閉に用いられる。弁体６６には、弁棒としての駆動シャフト６８が接続されている。開閉機構７０は、駆動シャフト６８を作動させ、弁箱６４の弁座に弁体６６を着座させる閉成動作、および弁座から弁体６６を離間させる開成動作を行うものである。
【００３１】
この実施の形態のゲートバルブは、弁体６６に関して左右対称な構成になっている。例えば、弁体６６の両側部にそれぞれ同じ形状の駆動シャフト６８が接続されている。これら駆動シャフト６８の回転軸は一致させてある。駆動シャフト６８は、弁箱６４の側部に開けられた開口７４を通して外部に導出されている。弁箱６４の側部にはガイドユニット７６が固定されており、駆動シャフト６８はベアリング７８によりガイドユニット７６に対して軸支されている。このガイドユニット７６は、駆動シャフト６８のガイド機能と共に、真空と大気とを隔離するためのシールユニット機能も有している。
【００３２】
このように、弁体６６は、両側から駆動シャフト６８により支えられた状態で設けられている。この駆動シャフト６８の位置は、流路口７２の下方に位置している。これら駆動シャフト６８は、それぞれ同じ構成の開閉機構７０により回転駆動される。各開閉機構７０を作動させると、各駆動シャフト６８がそれぞれ同じ向きに同じ速度で回転するので、弁体６６は駆動シャフト６８を軸として揺動運動を行うことができる。
【００３３】
上述の開閉機構７０は、各駆動シャフト６８の、弁体６６が接続された側と反対側の端部にそれぞれ結合されている。この開閉機構７０は、回り対偶のみで構成されたリンク機構としてある。開閉機構７０は、第１揺動リンク８０、第２揺動リンク８２および結合リンク８４により構成されている。第１揺動リンク８０は、回転シリンダ８６により駆動されて原動節として働く。第１揺動リンク８０は揺動運動を行うリンクである。第２揺動リンク８２は、駆動シャフト６８に接続されていて、駆動シャフト６８を軸として揺動運動を行うリンクである。結合リンク８４は、第１揺動リンク８０と第２揺動リンク８２とを結合するリンクである。第１揺動リンク８０と結合リンク８４の一端とは、シャフト９８ａのまわりに回転自在に結合されている。また、第２揺動リンク８２と結合リンク８４の他端とは、シャフト９８ｂのまわりに回転自在に結合されている。よって、シャフト９８ａおよび第１揺動リンク８０と、シャフト９８ａおよび結合リンク８４と、シャフト９８ｂおよび第２揺動リンク８２と、シャフト９８ｂおよび結合リンク８４とは、それぞれ回り対偶を構成している。
【００３４】
このように構成してあるので、回転シリンダ８６を駆動して第１揺動リンク８０を揺動させると、それに合わせて結合リンク８４が従動し、第２揺動リンク８２を揺動させる。したがって、第２揺動リンク８２に接続された弁体６６が揺動し、流路口７２の開閉動作が行われる。開閉機構７０は、ケース９６の内部に収められて保護されている。
【００３５】
上述の回転シリンダ８６は、エアの供給によって内部の羽根を回転させることにより、この羽根に接続された回転シャフト８８を回転させるものである。エアの供給位置は二箇所用意されており、いずれか一方の供給位置からエアを導入すると回転シャフト８８を所定の向きに回転させることができる。この回転シリンダ８６は、弁箱６４の下部に形成された凹部において固定されている。回転シリンダ８６の回転シャフト８８は、駆動シャフト６８の回転軸と同一の方向に延在させてある。この回転シャフト８８の端部に、上述の第１揺動リンク８０が接続されている。
【００３６】
さらに、詳細には、弁体６６と駆動シャフト６８との接続部分は図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように構成されている。すなわち、駆動シャフト６８は、回転プレート９２を介して弁体６６に接続されている。弁体６６は、回転プレート９２に対して駆動シャフト６８の回転軸と同じ方向の軸を支点とする若干の揺動が許容されるごとく軸支されている。また、弁体６６と回転プレート９２との間にバネ９４が挿入されている。このように構成することによって、開閉動作時の弁体６６の動きが安定化される。
【００３７】
また、図４は、回転対応ベローズを用いた構成を示す断面図である。この場合、駆動シャフト６８として、その中央部分がくの字形状に折れ曲がったものが用いられる。ただし、駆動シャフト６８の回転軸と平行に延在する部分（非折れ曲がり部分）の中心軸はこの回転軸に一致させてある。そして、ガイドユニット７６と第２揺動リンク８２との間が、二つのベローズを直結した回転対応ベローズ９０によって結合されている。上述した駆動シャフト６８の折れ曲がり部分は、回転対応ベローズ９０内に収められている。このような構成によれば、弁箱６４内の圧力状態を保持できると共に、駆動シャフト６８が回転し過ぎたときに起こり得るベローズの座屈を防止することができる。なお、駆動シャフト６８を折れ曲がり構造にしないときは、駆動シャフト６８を比較的長めにし、これに合わせた長さのベローズを用いると座屈を防止することができる。
【００３８】
次に、ゲートバルブの閉成動作につき説明する。先ず、図２の開時の状態において、回転シリンダ８６を駆動し、第１揺動リンク８０を回転シャフト８８を中心として図２（Ｂ）中の反時計回りに回転させる。すると、結合リンク８４は上方に押し上げられる形となるため、第２揺動リンク８２は時計回りに回転する。したがって、第２揺動リンク８２の回転中心に設けられた駆動シャフト６８に時計回りの回転力が与えられる。この駆動シャフト６８の回転運動に伴い、弁体６６は流路口７２の側に回転し、図３（Ａ）に示すようにＯリングが設けられた弁体６６の面が弁座に対して着座する。
【００３９】
次に、ゲートバルブの開成動作につき説明する。先ず、図３の閉時の状態において、回転シリンダ８６を駆動し、第１揺動リンク８０を回転シャフト８８を中心として図３（Ｂ）中の時計回りに回転させる。すると、結合リンク８４は下方に引き下げられる形となるため、第２揺動リンク８２は反時計回りに回転する。したがって、第２揺動リンク８２の回転中心に設けられた駆動シャフト６８に反時計回りの回転力が与えられる。この駆動シャフト６８の回転運動に伴い、弁体６６は流路口７２の側から離れる向きに回転し、図２（Ａ）に示すように流路口７２が開いた状態となる。
【００４０】
以上説明したように、この実施の形態では、動力源として回転シリンダ８６を用い、ゲートバルブの開閉機構７０を回り対偶のみで構成してある。開閉機構７０は、弁箱６４の側部に設けることができるため、ゲートバルブの駆動部の大きさは回転シリンダ８６の径方向の大きさのみから決定される。また、回転シリンダ８６は弁箱６４の下方に形成された凹部に収めることができる。したがって、ゲートバルブの駆動部の小型化が可能であり、メンテナンススペースの確保が容易となる。それによって、ゲートバルブの軽量化および製造コストの低減も可能になる。
【００４１】
また、弁体６６の動作方向は１方向のみであるため、従来に比べて信頼性および安定性が向上する。さらに、主な固体同士の接触面を大気側に配置することにより、パーティクルの低減を図っている。
【００４２】
なお、駆動シャフト６８を回転シリンダ８６に直結して直接駆動する構成にしても良いが、この構成では弁体６６に与えられるトルクと回転シリンダ８６の発生トルクとが等しくなってしまう。したがって、弁体閉時の逆圧に耐え得るトルクを発生させるためには、大型の回転シリンダ８６を用いなければならない。
【００４３】
これに対して、この実施の形態で説明した開閉機構７０を用いた場合、弁体６６に与えられるトルクは回転シリンダ８６の発生トルクのｎ倍（ｎは開閉機構７０のリンクにより決まる数）になる。よって、回転シリンダ８６の発生トルクは上述の直結時に比較して１／ｎで済む。したがって、回転シリンダ８６の小型化が可能である。以下、図５を参照して、ｎの値の算出方法について説明する。
【００４４】
図５は、開閉機構７０の発生トルクの説明に供する図である。図５中の水平方向および上下方向に沿ってそれぞれｘ軸およびｙ軸が設定されている。回転シャフト８８の回転中心とシャフト９８ｂの回転中心とは、それぞれｘ軸上に位置している。シャフト９８ｂの回転中心と駆動シャフト６８の回転中心との距離を記号ａで表す。また、回転シャフト８８の回転中心とシャフト９８ａの回転中心との距離を記号ｂで表す。さらに、シャフト９８ａの回転中心とシャフト９８ｂの回転中心とのｘ軸方向に沿った距離を記号ｃで表す。さらに、シャフト９８ａの回転中心とｘ軸との距離を記号ｄで表す。
【００４５】
回転シリンダ８６が回転シャフト８８に与えるトルクをＴ0 とする。このトルクＴ0 は、シャフト９８ａの回転方向に対しＦ0 の力を発生させる。この力Ｆ0 は下式（１）により表される。
【００４６】
Ｆ0 ＝ｂ×Ｔ0 ・・・（１）
この力Ｆ0 をｙ軸方向に投影した成分Ｆは下式（２）により表される。
【００４７】
Ｆ＝Ｆ0 ｃｏｓθ2 ・・・（２）
ただし、記号θ2 はＦ0 の力が作用する方向とｙ軸とのなす角度を表す。
【００４８】
シャフト９８ａは、Ｆの力によりｙ軸方向に移動されると共に、Ｆ1 の力によりｘ軸方向にも移動される。一般に、トグルリンクと呼ばれる開閉機構７０では、ＦとＦ1 とが次式（３）により関係付けられることが知られている。
【００４９】
Ｆ1 ＝ｃ・Ｆ／（２ｄ） ・・・（３）
また、シャフト９８ｂはＦ2 の力により所定の方向に押圧され、駆動シャフト６８の回転中心に関して回転運動する。この力Ｆ2 が作用する方向とｘ軸とのなす角度を記号θ1 で表す。このとき、力Ｆ2 は下式（４）によって表される。
【００５０】
Ｆ2 ＝Ｆ1 ｃｏｓθ1 ・・・（４）
したがって、シャフト９８ｂに与えられるトルクＴ1 は、（１）〜（４）式を用いて下式（５）の通りに表される。
【００５１】
Ｔ1 ＝ａ×Ｆ2 ＝ａｃ・ｃｏｓθ1 ・ｃｏｓθ2 ・Ｔ0 ／（２ｂｄ）・・・（５）
よって、上述のｎ（＝Ｔ1 ／Ｔ0 ）は下式（６）のように表される。
【００５２】
ｎ＝ａｃ・ｃｏｓθ1 ・ｃｏｓθ2 ／（２ｂｄ） ・・・（６）
この実施の形態の構成によれば、開閉機構７０の小型化を図りつつ、ｎの値を７程度に設計できることが確認されている。
【００５３】
【発明の効果】
この発明のゲートバルブによれば、弁体は弁棒を軸として揺動運動を行うことにより、流路口の開閉を行う。また、弁棒を作動する開閉機構は、回り対偶のみで構成されている。このような回り対偶のみで構成されたリンク機構は、小型であっても比較的大きな力を発生させることができる。したがって、従来よりも小型のゲートバルブを提供することが可能であり、メンテナンススペースの確保が容易になる。本発明の省スペースゲートバルブは、今後ますます進んでいく基板の大口径化に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のゲートバルブの構成を示す図である。
【図２】実施の形態のゲートバルブの構成を示す図である。
【図３】実施の形態のゲートバルブの構成を示す図である。
【図４】回転対応ベローズを用いた構成を示す図である。
【図５】開閉機構の発生トルクの説明に供する図である。
【図６】従来のゲートバルブの構成を示す図である。
【図７】従来のゲートバルブの構成を示す図である。
【図８】従来のゲートバルブの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，６６：弁体
１２，６８：駆動シャフト
１４，６４：弁箱
１６，７４：開口
１８，７２：流路口
２０：取付プレート
２２：プレート
２４：直動シリンダ
２６，９８ａ，９８ｂ：シャフト
２８，３０：エアポート
３２：シリンダ取付ブロック
３４：動力伝導プレート
３６：バネ部
３８：シャフトガイド
４０，５８：プーリ
４２，６３：長孔
４４：ベースプレート
４６：ベローズ
４８：カムシャフト
５０：カム
５２：動力導入プレート
５４：孔
５６：動力伝導プレートガイド
６０，６２：ストッパ
７０：開閉機構
７６：ガイドユニット
７８：ベアリング
８０：第１揺動リンク
８２：第２揺動リンク
８４：結合リンク
８６：回転シリンダ
８８：回転シャフト
９０：回転対応ベローズ
９２：回転プレート
９４：バネ
９６：ケース
【発明の属する技術分野】
この発明は、真空処理装置用のゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、ゲートバルブは、弁体に接続された弁棒をリンク機構により駆動して流路口の開閉動作を行う。従来のゲートバルブは、流路口を閉じる際に、弁体を弁棒の延在方向に沿って直動させる。その結果、弁体が弁座に対して対向する位置に移動される。続いて、弁体が弁座に対して押圧される。このように、従来のゲートバルブは、弁体を弁棒の延在方向に移動させるための直動リンク機構を具えている。
【０００３】
図６、図７および図８は、従来のゲートバルブの構成を示す断面図である。図６は、ゲートバルブの弁座に対して平行な断面を示す図である。図７および図８は、ゲートバルブの弁座に対して直交する断面を示す図である。図６および図７は開時の様子を示し、図８は閉時の様子を示している。
【０００４】
図６、図７および図８に示すように、弁体１０は弁箱１４の内部に収められている。弁箱１４は、取付プレート２０上に設けられている。弁体１０には、弁棒としての駆動シャフト１２の一端が接続されている。この駆動シャフト１２の他端は、弁箱１４の下部に開けられた開口１６を通って、弁箱１４の外部に導出されている。この駆動シャフト１２は、弁箱１４の側部に開けられた流路口１８の周縁の弁座に対して平行な方向に延在している。取付プレート２０の下方には、駆動シャフト１２を駆動するためのリンク機構が設けられている。このリンク機構により、駆動シャフト１２が作動して、それに連動した弁体１０の動きにより流路口１８の開閉が行われる。閉時の弁体１０は、弁座に対して着座した状態となる。
【０００５】
次に、リンク機構の構成について説明する。取付プレート２０とベースプレート４４との間には、互いに平行な二条のプレート２２が接続されている。これらプレート２２は駆動シャフト１２の延在方向と平行な状態に設けられている。駆動シャフト１２の設置位置はこれらプレート２２間である。
【０００６】
各プレート２２の、駆動シャフト１２が設けられている側と反対の側には、それぞれ直動シリンダ２４が設けられている。各直動シリンダ２４は、同じ厚さのシリンダ取付ブロック３２を介してそれぞれ取付プレート２０の下面に取り付けられている。
【０００７】
上述の直動シリンダ２４の内部には、フランジ付きのシャフト２６が、駆動シャフト１２の延在方向と同じ方向に摺動が可能なように収められている。直動シリンダ２４は二つのエアポートを具えている。下端側のエアポート２８にエアを注入するとシャフト２６は上昇する。上端側のエアポート３０にエアを注入するとシャフト２６は下降する。
【０００８】
各シャフト２６の下端には、取付プレート２０に平行な状態で動力伝導プレート３４が接続されている。この動力伝導プレート３４は、シャフト２６の上下運動に従い、プレート２２に沿って上昇および下降を行うことができる。動力伝導プレート３４の中央には、バネ部３６が設けられている。駆動シャフト１２の下端は、バネ部３６を介して動力伝導プレート３４上に支持される。
【０００９】
駆動シャフト１２の中央近傍所定位置には、シャフトガイド３８が取り付けられている。シャフトガイド３８には二つのプーリ４０が設けられている。これらプーリ４０は、同一軸上に軸支されている。これらプーリ４０は、プレート２２に形成された長孔４２に沿って転がり運動を行う。したがって、駆動シャフト１２は、シャフトガイド３８と共に長孔４２に沿った直進運動が可能である。また、駆動シャフト１２およびシャフトガイド３８は、プーリ４０を軸とする回転運動も行うことができる。長孔４２の、取付プレート２０側と直動シリンダ２４側とに、それぞれストッパ６０および６２が設けられていて、これにより駆動シャフト１２およびシャフトガイド３８の直進運動の範囲が規制されている。
【００１０】
また、シャフトガイド３８と取付プレート２０との間はベローズ４６により結合されている。駆動シャフト１２は、ベローズ４６中に挿通された状態に設置されている。このベローズ４６によって、弁箱１４の開口１６の部分がシールされるので、弁箱１４中の圧力状態は保持される。
【００１１】
そして、動力伝導プレート３４上には、互いに平行に対向したプレートを有する動力導入プレート５２が固定されている。駆動シャフト１２の下端は、動力導入プレート５２のプレート間に摺動自在の状態で挟まれている。また、駆動シャフト１２の下端には、上述したプーリ４０の軸と平行な方向に延在する貫通孔が形成されており、この孔にカムシャフト４８が挿通されている。このカムシャフト４８の両端には、円筒形状のカム５０がそれぞれ接続されている。これらカム５０は、動力導入プレート５２の各プレートに形成された孔５４に嵌め込まれている。カム５０は、孔５４に沿って転がることができる。孔５４の形状は、カム５０の転がり方向が開時の駆動シャフト１２の延在方向から流路口１８の側に少し傾いた状態となるように形成されている。
【００１２】
さらに、動力導入プレート５２の両脇に、動力伝導プレートガイド５６がそれぞれ配置されている。これら動力伝導プレートガイド５６は、それぞれ動力伝導プレート３４上に固定されている。各動力伝導プレートガイド５６には、それぞれ２つのプーリ５８が軸支されている。これらプーリ５８は、プレート２２に形成された長孔６３に沿って転がり運動を行うことができる。この動力伝導プレートガイド５６は、駆動シャフト１２の動作時のぶれおよびねじれを軽減させる目的から設けられたものである。
【００１３】
次に、以上説明したゲートバルブの閉成動作につき説明する。先ず、図６および図７の状態において、直動シリンダ２４のエアポート２８にエアを導入する。すると、シャフト２６が垂直方向に上昇を始め、それに連動して動力伝導プレート３４および動力導入プレート５２が上昇し始める。動力伝導プレート３４は、バネ部３６を介して駆動シャフト１２の下端を押し上げる。このとき、カム５０は動力導入プレート５２の孔５４の上端側に位置している。駆動シャフト１２の上昇に伴い、シャフトガイド３８がプレート２２に沿って移動すると共に、ベローズ４６は収縮する。やがて、シャフトガイド３８のプーリ４０が取付プレート２０側に設けられたストッパ６０に接触し、駆動シャフト１２の上昇運動は終了する。このとき、弁体１０は流路口１８に対して対向した状態になっている。
【００１４】
引き続き、シャフト２６、動力伝導プレート３４および動力導入プレート５２は上昇を行う。この上昇運動によって、カム５０は動力導入プレート５２の孔５４に沿って転がり、駆動シャフト１２の姿勢を変化させる。すなわち、カム５０の転がり方向がシャフト２６の上昇方向に対して傾いているために、駆動シャフト１２はシャフトガイド３８のプーリ４０を軸として回転運動を行うようになる。この回転運動によって、弁体１０は流路口１８の側に押圧される。図８に示すように、駆動シャフト１２が図中の時計回りに回転運動を行った結果、弁体１０は弁座に着座した状態になる。このとき、カム５０は動力導入プレート５２の孔５４の下端側に位置している。
【００１５】
次に、ゲートバルブの開成動作につき説明する。図８の状態で、直動シリンダ２４のエアポート３０にエアを導入する。すると、シャフト２６、動力伝導プレート３４および動力導入プレート５２が下降し始める。その下降に伴って、カム５０が動力導入プレート５２の孔５４に沿って転がり、上述したように、駆動シャフト１２が今度は図８中の反時計回りに回転運動を行う。その結果、弁体１０が弁座から離れる。このとき、バネ部３６は、駆動シャフト１２のふらつきを緩和させるごとく作用する。
【００１６】
やがて、カム５０が孔５４の上端側に達する。このとき、駆動シャフト１２の延在方向がシャフト２６の下降方向に一致する。引き続き、シャフト２６が下降を行うことによって、駆動シャフト１２およびシャフトガイド３８が下降していく。この下降運動は、シャフトガイド３８のプーリ４０が直動シリンダ２４側のストッパ６２に接触するまで続けられる。
【００１７】
以上説明したように、従来のゲートバルブは、弁体を弁棒の延在方向に移動させるための直動リンク機構を具えている。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、直動リンク機構では、ストッパ６０とカムシャフト４８との距離、および動力導入プレート５２の孔５４の形状によって、弁体１０に与えられる力が決定される。ゲートバルブの閉時には、弁体に逆圧が作用するため、これに対抗する力を弁体に与える必要がある。そのためには、ゲートバルブを駆動するリンク機構は必然的に大きいものとなってしまう。例えば、上述の力を得るためには、ストッパ６０とカムシャフト４８との距離をある程度大きく設計しなければならない。そうでなければ、直動シリンダ２４の径のサイズを大きくする必要がある。
【００１９】
このため、基板搬送室の周辺にロード室、アンロード室および基板処理室が配置される真空処理装置では、上記各室に取り付けられるゲートバルブが各室下部面から下方に出っ張り、その出っ張り部分によって基板搬送室が取り囲まれる構造となってしまう。このような構造であると、基板搬送室下部に配置される基板搬送のための駆動ユニットや排気ユニットなどの定期点検および定期保守に必要なアクセススペースすなわちメンテナンススペースが確保できない。
【００２０】
したがって、従来より、駆動部の小型化が可能なゲートバルブの出現が望まれていた。本願の発明は、ゲートバルブの小型化によって、ゲートバルブの軽量化およびゲートバルブの製造コストの低減を図ることを目的としている。
【００２１】
【課題を解決するための手段】
そこで、この出願に係る発明のゲートバルブによれば、流路口を有した弁箱と、この弁箱の内側に収められ、流路口の開閉に用いられる弁体と、この弁体に接続された弁棒と、この弁棒を作動させ、弁箱の弁座に弁体を着座させる閉成動作、およびこの弁座から弁体を離間させる開成動作を行う開閉機構とを具えたゲートバルブにおいて、弁体が弁棒を軸として揺動運動を行うように構成されていて、開閉機構が、揺動運動を行う原動節としての第１揺動リンクと、弁棒に接続されていて、この弁棒を軸として揺動運動を行う第２揺動リンクと、これら第１および第２揺動リンク間を結合する結合リンクとを具えている、回り対偶のみで構成されたリンク機構であることを特徴とする。そして、この発明のゲートバルブにおいて、弁棒は、弁体の両側部に、それぞれ同じ形状で回転軸を一致させて接続されている。また、開閉機構は、各弁棒の、弁体が接続された側と反対の端部にそれぞれ結合されている。また、第１揺動リンクは、回転シリンダが駆動することにより、この回転シリンダに接続された回転シャフトを中心として回転し、第１揺動リンクが回転シャフトを中心として第１方向に回転すると、第２揺動リンクが第１方向とは反対方向に回転することにより、第２揺動リンクの回転中心に設けられた弁棒に第１方向とは反対方向の回転力が与えられることによって、閉成動作が行われる。また、第１揺動リンクが回転シャフトを中心として第１方向とは反対方向の第２方向に回転すると、第２揺動リンクが第２方向とは反対方向に回転することにより、弁棒に第２方向とは反対方向の回転力が与えられることによって、開成動作が行われる。
【００２２】
この発明のゲートバルブにおいて、好ましくは、開閉機構は、原動節として揺動運動を行うリンクを具えていると良い。
【００２４】
このように、弁体は弁棒を軸として揺動運動を行うことにより、流路口の開閉を行う。弁棒を作動する開閉機構は、回り対偶のみで構成されている。このような回り対偶のみで構成されたリンク機構は、小型であっても比較的大きな力を発生させることができる。したがって、従来よりも小型のゲートバルブを提供することが可能である。
【００２５】
なお、対偶とは、機構を構成するリンクのうち、隣り合っている二つのリンクの組合せをいう。回り対偶とは、一つの中心軸のまわりに回転のみを行う対偶である。
【００２６】
さらに、この発明のゲートバルブにおいて、好ましくは、弁棒はくの字形状の折れ曲がり部分を有していて、この折れ曲がり部分が弁箱と開閉機構との間を結合する回転対応ベローズ内に挿通されており、この回転対応ベローズが二つのベローズを直結した構造であると良い。
【００２７】
このような構成の回転対応ベロースを用いるので、弁棒の回転運動に伴うベローズの座屈を防止することができる。
【００２８】
【発明の実施の形態】
以下、図を参照して、この発明の実施の形態につき説明する。なお、図は、この発明が理解できる程度に大きさ、形状および配置関係を概略的に示すに過ぎない。また、以下に記載される数値等の条件は単なる一例に過ぎない。したがって、この発明は、この実施の形態に何ら限定されることがない。
【００２９】
図１、図２および図３は、この実施の形態のゲートバルブの構成を示す断面図である。図１は、ゲートバルブの弁座に対して平行な断面を示す図である。図２（Ａ）および図３（Ａ）は、ゲートバルブの弁座に対して直交する断面を示す図である。図２（Ｂ）および図３（Ｂ）は、開閉機構７０の駆動シャフト６８に対して直交する断面を示す図である。図１および図２は開時の様子を示し、図３は閉時の様子を示している。
【００３０】
この実施の形態のゲートバルブは、弁箱６４、弁体６６、弁棒６８および開閉機構７０を主として具えている。弁箱６４の壁面には、流路口７２が開いている。弁箱６４の内側に収められた弁体６６は、流路口７２の開閉に用いられる。弁体６６には、弁棒としての駆動シャフト６８が接続されている。開閉機構７０は、駆動シャフト６８を作動させ、弁箱６４の弁座に弁体６６を着座させる閉成動作、および弁座から弁体６６を離間させる開成動作を行うものである。
【００３１】
この実施の形態のゲートバルブは、弁体６６に関して左右対称な構成になっている。例えば、弁体６６の両側部にそれぞれ同じ形状の駆動シャフト６８が接続されている。これら駆動シャフト６８の回転軸は一致させてある。駆動シャフト６８は、弁箱６４の側部に開けられた開口７４を通して外部に導出されている。弁箱６４の側部にはガイドユニット７６が固定されており、駆動シャフト６８はベアリング７８によりガイドユニット７６に対して軸支されている。このガイドユニット７６は、駆動シャフト６８のガイド機能と共に、真空と大気とを隔離するためのシールユニット機能も有している。
【００３２】
このように、弁体６６は、両側から駆動シャフト６８により支えられた状態で設けられている。この駆動シャフト６８の位置は、流路口７２の下方に位置している。これら駆動シャフト６８は、それぞれ同じ構成の開閉機構７０により回転駆動される。各開閉機構７０を作動させると、各駆動シャフト６８がそれぞれ同じ向きに同じ速度で回転するので、弁体６６は駆動シャフト６８を軸として揺動運動を行うことができる。
【００３３】
上述の開閉機構７０は、各駆動シャフト６８の、弁体６６が接続された側と反対側の端部にそれぞれ結合されている。この開閉機構７０は、回り対偶のみで構成されたリンク機構としてある。開閉機構７０は、第１揺動リンク８０、第２揺動リンク８２および結合リンク８４により構成されている。第１揺動リンク８０は、回転シリンダ８６により駆動されて原動節として働く。第１揺動リンク８０は揺動運動を行うリンクである。第２揺動リンク８２は、駆動シャフト６８に接続されていて、駆動シャフト６８を軸として揺動運動を行うリンクである。結合リンク８４は、第１揺動リンク８０と第２揺動リンク８２とを結合するリンクである。第１揺動リンク８０と結合リンク８４の一端とは、シャフト９８ａのまわりに回転自在に結合されている。また、第２揺動リンク８２と結合リンク８４の他端とは、シャフト９８ｂのまわりに回転自在に結合されている。よって、シャフト９８ａおよび第１揺動リンク８０と、シャフト９８ａおよび結合リンク８４と、シャフト９８ｂおよび第２揺動リンク８２と、シャフト９８ｂおよび結合リンク８４とは、それぞれ回り対偶を構成している。
【００３４】
このように構成してあるので、回転シリンダ８６を駆動して第１揺動リンク８０を揺動させると、それに合わせて結合リンク８４が従動し、第２揺動リンク８２を揺動させる。したがって、第２揺動リンク８２に接続された弁体６６が揺動し、流路口７２の開閉動作が行われる。開閉機構７０は、ケース９６の内部に収められて保護されている。
【００３５】
上述の回転シリンダ８６は、エアの供給によって内部の羽根を回転させることにより、この羽根に接続された回転シャフト８８を回転させるものである。エアの供給位置は二箇所用意されており、いずれか一方の供給位置からエアを導入すると回転シャフト８８を所定の向きに回転させることができる。この回転シリンダ８６は、弁箱６４の下部に形成された凹部において固定されている。回転シリンダ８６の回転シャフト８８は、駆動シャフト６８の回転軸と同一の方向に延在させてある。この回転シャフト８８の端部に、上述の第１揺動リンク８０が接続されている。
【００３６】
さらに、詳細には、弁体６６と駆動シャフト６８との接続部分は図２（Ａ）および図３（Ａ）に示すように構成されている。すなわち、駆動シャフト６８は、回転プレート９２を介して弁体６６に接続されている。弁体６６は、回転プレート９２に対して駆動シャフト６８の回転軸と同じ方向の軸を支点とする若干の揺動が許容されるごとく軸支されている。また、弁体６６と回転プレート９２との間にバネ９４が挿入されている。このように構成することによって、開閉動作時の弁体６６の動きが安定化される。
【００３７】
また、図４は、回転対応ベローズを用いた構成を示す断面図である。この場合、駆動シャフト６８として、その中央部分がくの字形状に折れ曲がったものが用いられる。ただし、駆動シャフト６８の回転軸と平行に延在する部分（非折れ曲がり部分）の中心軸はこの回転軸に一致させてある。そして、ガイドユニット７６と第２揺動リンク８２との間が、二つのベローズを直結した回転対応ベローズ９０によって結合されている。上述した駆動シャフト６８の折れ曲がり部分は、回転対応ベローズ９０内に収められている。このような構成によれば、弁箱６４内の圧力状態を保持できると共に、駆動シャフト６８が回転し過ぎたときに起こり得るベローズの座屈を防止することができる。なお、駆動シャフト６８を折れ曲がり構造にしないときは、駆動シャフト６８を比較的長めにし、これに合わせた長さのベローズを用いると座屈を防止することができる。
【００３８】
次に、ゲートバルブの閉成動作につき説明する。先ず、図２の開時の状態において、回転シリンダ８６を駆動し、第１揺動リンク８０を回転シャフト８８を中心として図２（Ｂ）中の反時計回りに回転させる。すると、結合リンク８４は上方に押し上げられる形となるため、第２揺動リンク８２は時計回りに回転する。したがって、第２揺動リンク８２の回転中心に設けられた駆動シャフト６８に時計回りの回転力が与えられる。この駆動シャフト６８の回転運動に伴い、弁体６６は流路口７２の側に回転し、図３（Ａ）に示すようにＯリングが設けられた弁体６６の面が弁座に対して着座する。
【００３９】
次に、ゲートバルブの開成動作につき説明する。先ず、図３の閉時の状態において、回転シリンダ８６を駆動し、第１揺動リンク８０を回転シャフト８８を中心として図３（Ｂ）中の時計回りに回転させる。すると、結合リンク８４は下方に引き下げられる形となるため、第２揺動リンク８２は反時計回りに回転する。したがって、第２揺動リンク８２の回転中心に設けられた駆動シャフト６８に反時計回りの回転力が与えられる。この駆動シャフト６８の回転運動に伴い、弁体６６は流路口７２の側から離れる向きに回転し、図２（Ａ）に示すように流路口７２が開いた状態となる。
【００４０】
以上説明したように、この実施の形態では、動力源として回転シリンダ８６を用い、ゲートバルブの開閉機構７０を回り対偶のみで構成してある。開閉機構７０は、弁箱６４の側部に設けることができるため、ゲートバルブの駆動部の大きさは回転シリンダ８６の径方向の大きさのみから決定される。また、回転シリンダ８６は弁箱６４の下方に形成された凹部に収めることができる。したがって、ゲートバルブの駆動部の小型化が可能であり、メンテナンススペースの確保が容易となる。それによって、ゲートバルブの軽量化および製造コストの低減も可能になる。
【００４１】
また、弁体６６の動作方向は１方向のみであるため、従来に比べて信頼性および安定性が向上する。さらに、主な固体同士の接触面を大気側に配置することにより、パーティクルの低減を図っている。
【００４２】
なお、駆動シャフト６８を回転シリンダ８６に直結して直接駆動する構成にしても良いが、この構成では弁体６６に与えられるトルクと回転シリンダ８６の発生トルクとが等しくなってしまう。したがって、弁体閉時の逆圧に耐え得るトルクを発生させるためには、大型の回転シリンダ８６を用いなければならない。
【００４３】
これに対して、この実施の形態で説明した開閉機構７０を用いた場合、弁体６６に与えられるトルクは回転シリンダ８６の発生トルクのｎ倍（ｎは開閉機構７０のリンクにより決まる数）になる。よって、回転シリンダ８６の発生トルクは上述の直結時に比較して１／ｎで済む。したがって、回転シリンダ８６の小型化が可能である。以下、図５を参照して、ｎの値の算出方法について説明する。
【００４４】
図５は、開閉機構７０の発生トルクの説明に供する図である。図５中の水平方向および上下方向に沿ってそれぞれｘ軸およびｙ軸が設定されている。回転シャフト８８の回転中心とシャフト９８ｂの回転中心とは、それぞれｘ軸上に位置している。シャフト９８ｂの回転中心と駆動シャフト６８の回転中心との距離を記号ａで表す。また、回転シャフト８８の回転中心とシャフト９８ａの回転中心との距離を記号ｂで表す。さらに、シャフト９８ａの回転中心とシャフト９８ｂの回転中心とのｘ軸方向に沿った距離を記号ｃで表す。さらに、シャフト９８ａの回転中心とｘ軸との距離を記号ｄで表す。
【００４５】
回転シリンダ８６が回転シャフト８８に与えるトルクをＴ0 とする。このトルクＴ0 は、シャフト９８ａの回転方向に対しＦ0 の力を発生させる。この力Ｆ0 は下式（１）により表される。
【００４６】
Ｆ0 ＝ｂ×Ｔ0 ・・・（１）
この力Ｆ0 をｙ軸方向に投影した成分Ｆは下式（２）により表される。
【００４７】
Ｆ＝Ｆ0 ｃｏｓθ2 ・・・（２）
ただし、記号θ2 はＦ0 の力が作用する方向とｙ軸とのなす角度を表す。
【００４８】
シャフト９８ａは、Ｆの力によりｙ軸方向に移動されると共に、Ｆ1 の力によりｘ軸方向にも移動される。一般に、トグルリンクと呼ばれる開閉機構７０では、ＦとＦ1 とが次式（３）により関係付けられることが知られている。
【００４９】
Ｆ1 ＝ｃ・Ｆ／（２ｄ） ・・・（３）
また、シャフト９８ｂはＦ2 の力により所定の方向に押圧され、駆動シャフト６８の回転中心に関して回転運動する。この力Ｆ2 が作用する方向とｘ軸とのなす角度を記号θ1 で表す。このとき、力Ｆ2 は下式（４）によって表される。
【００５０】
Ｆ2 ＝Ｆ1 ｃｏｓθ1 ・・・（４）
したがって、シャフト９８ｂに与えられるトルクＴ1 は、（１）〜（４）式を用いて下式（５）の通りに表される。
【００５１】
Ｔ1 ＝ａ×Ｆ2 ＝ａｃ・ｃｏｓθ1 ・ｃｏｓθ2 ・Ｔ0 ／（２ｂｄ）・・・（５）
よって、上述のｎ（＝Ｔ1 ／Ｔ0 ）は下式（６）のように表される。
【００５２】
ｎ＝ａｃ・ｃｏｓθ1 ・ｃｏｓθ2 ／（２ｂｄ） ・・・（６）
この実施の形態の構成によれば、開閉機構７０の小型化を図りつつ、ｎの値を７程度に設計できることが確認されている。
【００５３】
【発明の効果】
この発明のゲートバルブによれば、弁体は弁棒を軸として揺動運動を行うことにより、流路口の開閉を行う。また、弁棒を作動する開閉機構は、回り対偶のみで構成されている。このような回り対偶のみで構成されたリンク機構は、小型であっても比較的大きな力を発生させることができる。したがって、従来よりも小型のゲートバルブを提供することが可能であり、メンテナンススペースの確保が容易になる。本発明の省スペースゲートバルブは、今後ますます進んでいく基板の大口径化に対して有効である。
【図面の簡単な説明】
【図１】実施の形態のゲートバルブの構成を示す図である。
【図２】実施の形態のゲートバルブの構成を示す図である。
【図３】実施の形態のゲートバルブの構成を示す図である。
【図４】回転対応ベローズを用いた構成を示す図である。
【図５】開閉機構の発生トルクの説明に供する図である。
【図６】従来のゲートバルブの構成を示す図である。
【図７】従来のゲートバルブの構成を示す図である。
【図８】従来のゲートバルブの構成を示す図である。
【符号の説明】
１０，６６：弁体
１２，６８：駆動シャフト
１４，６４：弁箱
１６，７４：開口
１８，７２：流路口
２０：取付プレート
２２：プレート
２４：直動シリンダ
２６，９８ａ，９８ｂ：シャフト
２８，３０：エアポート
３２：シリンダ取付ブロック
３４：動力伝導プレート
３６：バネ部
３８：シャフトガイド
４０，５８：プーリ
４２，６３：長孔
４４：ベースプレート
４６：ベローズ
４８：カムシャフト
５０：カム
５２：動力導入プレート
５４：孔
５６：動力伝導プレートガイド
６０，６２：ストッパ
７０：開閉機構
７６：ガイドユニット
７８：ベアリング
８０：第１揺動リンク
８２：第２揺動リンク
８４：結合リンク
８６：回転シリンダ
８８：回転シャフト
９０：回転対応ベローズ
９２：回転プレート
９４：バネ
９６：ケース
Claims (4)
- 流路口を有した弁箱と、該弁箱の内側に収められ、前記流路口の開閉に用いられる弁体と、該弁体に接続された弁棒と、該弁棒を作動させ、前記弁箱の弁座に前記弁体を着座させる閉成動作、および該弁座から前記弁体を離間させる開成動作を行う開閉機構とを具えたゲートバルブにおいて、
前記弁体が前記弁棒を軸として揺動運動を行うように構成されていて、
前記開閉機構は、揺動運動を行う原動節としての第１揺動リンクと、前記弁棒に接続されていて、該弁棒を軸として揺動運動を行う第２揺動リンクと、前記第１および第２揺動リンク間を結合する結合リンクとを具えている、回り対偶のみで構成されたリンク機構であり、
前記弁棒は、前記弁体の両側部に、それぞれ同じ形状で回転軸を一致させて接続されており、
前記開閉機構は、各前記弁棒の、前記弁体が接続された側と反対の端部にそれぞれ結合されており、
前記第１揺動リンクは、回転シリンダが駆動することにより、該回転シリンダに接続された回転シャフトを中心として回転し、
前記第１揺動リンクが前記回転シャフトを中心として第１方向に回転すると、前記第２揺動リンクが前記第１方向とは反対方向に回転することにより、該第２揺動リンクの回転中心に設けられた前記弁棒に前記第１方向とは反対方向の回転力が与えられることによって、閉成動作が行われ、
前記第１揺動リンクが前記回転シャフトを中心として前記第１方向とは反対方向の第２方向に回転すると、前記第２揺動リンクが前記第２方向とは反対方向に回転することにより、前記弁棒に前記第２方向とは反対方向の回転力が与えられることによって、開成動作が行われる
ことを特徴とするゲートバルブ。 - 請求項１に記載のゲートバルブにおいて、
前記回転シリンダは、該回転シリンダに用意された二個所のエアの供給位置の、いずれか一方から前記エアが導入されることにより回転し、該回転によって前記回転シャフトが回転する
ことを特徴とするゲートバルブ。 - 請求項１または２に記載のゲートバルブにおいて、
前記弁棒は、回転プレートを介して前記弁体に接続され、
該弁体は、前記回転プレートに対して前記弁棒の回転軸と同じ方向の軸を支点として軸支されており、
前記弁体と前記回転プレートとの間にバネが挿入されている
ことを特徴とするゲートバルブ。 - 請求項１ないし３のいずれか一項に記載のゲートバルブにおいて、
前記弁棒はくの字形状の折れ曲がり部分を有していて、該折れ曲がり部分が前記弁箱と前記開閉機構との間を結合する回転対応ベローズ内に挿通されており、該回転対応ベローズが二つのベローズを直結した構造であること
を特徴とするゲートバルブ。
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