JP4236985B2

JP4236985B2 - ゲートバルブ

Info

Publication number: JP4236985B2
Application number: JP2003128198A
Authority: JP
Inventors: 至康松田; 貴中林; 晶鈴木; 昇木屋
Original assignee: IHI Corp; IHI Machinery and Furnace Co Ltd
Current assignee: IHI Corp; IHI Machinery and Furnace Co Ltd
Priority date: 2003-05-06
Filing date: 2003-05-06
Publication date: 2009-03-11
Anticipated expiration: 2023-05-06
Also published as: JP2004332799A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
周知のように、ＬＳＩやＬＣＤ等の製造装置では、互いに隣接する処理装置の間にゲートバルブが介挿される。このゲートバルブは、弁体をスライドさせることにより、各処理装置間を開放あるいは密閉状に閉鎖とするためのものである。また、このようなゲートバルブは、各処理装置の真空雰囲気を乱さないように気密構造になっている。また、近年、製造装置の大型化により、シール性が良く、開閉時間の短い安価な大口径ゲートバルブの需要が高まっている。
【０００３】
例えば特開昭６４−３９３７６号公報には、このようなゲートバルブにおける弁体の駆動機構の一例が開示されている。この駆動機構は、エアーシリンダーの直線運動をラック＆ピニオン機構を用いて回転運動に変換し、この回転運動によってレバーの傾斜を可変することにより当該レバーの先端部に取り付けられた弁体をスライドさせるものである。また、この駆動機構の場合、気密構造とするためにピニオンの回転軸がシールされる。
【０００４】
一方、特開平２−１２９４７０号公報には、エアーシリンダーのロッドの先端部に弁体を直接取り付ける駆動機構が開示されている。この駆動機構の場合には、気密構造とするためにロッドの周面がシールされる。
【０００５】
【特許文献１】
特開昭６４−３９３７６号公報
【特許文献２】
特開平２−１２９４７０号公報
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、特開昭６４−３９３７６号公報の駆動を機構を用いた場合、ピニオンの回転軸がシール部になるので、真空漏れが発生する可能性は低いが、弁体を各処理装置のシール面に密着させるために駆動源を別途設ける必要があるので、構造が複雑化してコスト高になるという問題点がある。これに対して、特開平２−１２９４７０号公報の駆動を機構を用いた場合には、弁体を各処理装置のシール面に密着させるために駆動源を別途設ける必要はないが、ロッドの周面がシール部になるので、ゲートバルブの大型化によりシール摺動距離がロッド長に伴って長くなり、真空漏れが発生する可能性が高いという問題点がある。また、弁大が加熱される場合、ロッドに塗布してある真空グリースの蒸発により清浄な真空を得ることができないという問題点もある。
【０００７】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたものであり、上記２つの従来技術の各長所を両方備えた大口径ゲートバルブを実現すること、つまり真空漏れ及び真空の清浄劣化を低く抑えつつ弁体を各処理装置のシール面に密着させるための安価な構成を有するゲートバルブを提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、第１の手段として、平板状の弁体を開閉レバーの方向変換運動によって筐体の開口に対向する位置に移動させ、さらに前記開閉レバーの直線運動によって弁体を開口に押圧して密閉するゲートバルブであって、筐体外に配置された外部駆動源の駆動力を軸の回転力として筐体内に伝達する力伝達機構と、前記軸の回転力を直線力に変換する力変換機構と、該力変換機構に連結されると共に突起部を有する開閉レバーと、該開閉レバーの先端部に摺動自在に連結され、前記弁体間に位置する弁体支持板と、前記突起部が嵌め合わされる案内溝を有し、該案内溝が前記開閉レバーを方向変換運動させる湾曲部と直線運動させる直線部とを有する方向規制部材とを具備する、という構成を採用する。
【０００９】
また、第２の手段として、上記第１の手段において、開閉レバーは２つの突起部を有し、方向規制部材は、各突起部に対応する案内溝を有する、という構成を採用する。
【００１０】
第３の手段として、上記第１または第２の手段において、力変換機構はラック＆ピニオン機構である、という構成を採用する。
【００１１】
第４の手段として、上記第１〜第３いずれかの手段において、力伝達機構は、外部駆動源の駆動力を回転駆動力として軸に伝達するラック＆ピニオン機構である、という構成を採用する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態について説明する。図１〜３は本ゲートバルブの外観構成を示す図であり、このうち図１は正面図、図２は上面図、図３は右側面図である。これら図において、符号１は筐体、２は開口、３はＯリング、４はエアーシリンダ（外部駆動源）、５は第１ラック＆ピニオン機構（力伝達機構）である。筐体１は、ＳＵＳ材等の複数の金属部材を中空箱型に組上げたものである。
【００１３】
開口２は、筐体１の中央から左寄りの位置に矩形状に形成されている。Ｏリング３は、上記開口２の周縁部に設けれており、本ゲートバルブの両側に各々配置される処理装置のシール面に密着することにより当該処理装置との機密性を維持するものである。なお、図１では、筐体１の正面側に設けられた開口２を示している、裏面側にも当該開口２に符合する位置に同形状の開口が形成され、またその周縁部には上記Ｏリング３と同一のＯリングが設けられている。
【００１４】
エアーシリンダ４は、図１及び３に示すようにロッド４ａの移動方向が上下方向となる姿勢で、筐体１の右側面に設けられた駆動源である。第１ラック＆ピニオン機構５は、図１に示すように筐体１の正面側に設けられており、上記エアーシリンダ４によって駆動される。この第１ラック＆ピニオン機構５は、ラック５ａとピニオン５ｂとから構成されている。ラック５ａは、ブラケットを介して上記ロッド４ａの先端部に固定されており、ロッド４ａと共に直線的に上下動する。ピニオン５ｂは、回転軸が筐体１側に設けられており、ラック５ａの上下動に応じて回転することによりエアーシリンダ４の動力を筐体１内の内部機構に伝達する。
【００１５】
図４は、内部機構を裏面側から見た図、また図５は当該図４におけるＡ−Ａ線矢視図ある。また、図６において、（ａ）は図４の部分拡大図、（ｂ）は当該部分拡大図に対応する右側面図である。
【００１６】
これら図４〜６において、符号６は第２ラック＆ピニオン機構（力変換機構）、７は開閉レバー、８は方向規制部材、９は弁体支持板、１０，１１は弁体、１２は回転軸である。第２ラック＆ピニオン機構６は、ピニオン６ａとラック６ｂとから構成されている。ピニオン６ａは、図５及び図６に示すように、回転軸１２によって上述した第１ラック＆ピニオン機構５のピニオン５ｂと同軸接続されている。一方、ラック６ｂは、図４及び図６に示すように、開閉レバー７の後端部に取り付けられている。
【００１７】
ここで、第１ラック＆ピニオン機構５は、筐体１の外側に位置し、一方、第２ラック＆ピニオン機構６は筐体１の内側に位置している。そして、このような第１ラック＆ピニオン機構５のピニオン５ｂ及び第２ラック＆ピニオン機構６のピニオン６ａは、回転軸１２によって連結されている。この回転軸１２には、図６（ｂ）等に示すように、筐体１の内部を気密状態にするためにピニオン５ｂとピニオン６ａとの間に真空シール１２ａ（Ｏリングあるいは磁性流体シール等）が設けられている。
【００１８】
開閉レバー７は、上記第２ラック＆ピニオン機構６と弁体支持板９との間に設けられた可動棒であり、上記第２ラック＆ピニオン機構６の駆動力と方向規制部材８の案内機能とによって傾斜運動及び進退運動をする。この開閉レバー７の後端部には、図４及び図６に示すように、上側にローラ７ａが、また下側にローラ７ｂがそれぞれ取り付けられている。また、開閉レバー７の先端部には、ローラ７ｃが取り付けられている。
【００１９】
方向規制部材８は、図４及び図６に示すように案内溝８ａ，８ｂが形成されており、当該案内溝８ａ，８ｂによって上記開閉レバー７の運動方向を規制するものである。案内溝８ａは、図６（ａ）に示すように湾曲部Ｐ1と直線部Ｐ2とを有し、ローラ７ａが嵌め合わされている。一方、案内溝８ｂは、図６（ａ）に示すように湾曲部Ｐ3と直線部Ｐ4とを有し、ローラ７ｂが嵌め合わされている。
【００２０】
弁体支持板９は、弁体１０，１１の間に挿入された矩形平板であり、上下方向に延在する長穴９ａ、下辺両端部に設けられた支持ローラ９ｂ，９ｃ、及び周縁部近傍に離間配置された複数の押圧ローラ９ｄ等を有する。長穴９ａには、上記開閉レバー７の先端部に設けられたローラ７ｃが嵌め合わされている。支持ローラ９ｂ，９ｃは、筐体１の内面に当接することによって弁体支持板９を支持する。押圧ローラ９ｄは、回転軸が上下方向に設定されている。
【００２１】
弁体１０，１１は、上記弁体支持板９に対して水平方向に所定距離だけ摺動可能に支持された矩形平板である。この弁体１０，１１には、図５に示すように、弁体支持板９と対向する側の面（内側面）の上記押圧ローラ９ｄと符合する位置に楔部材１０ａ，１１ａがそれぞれ設けられている。これら楔部材１０ａ，１１ａは、図５に示すように、弁体１０，１１の内側面からの高さがテーパー状に形成されている。
【００２２】
次に、このように構成された本ゲートバルブの動作及び作用について図７をも参照して説明する。
【００２３】
図７では、上段が全開状態を示し、下段が全開状態を示している。すなわち、本ゲートバルブでは、エアーシリンダ４のロッド４ａが上下動することにより当該ロッド４ａの直線運動が第１ラック＆ピニオン機構５によって回転軸１２の回転運動に変換され、当該回転軸１２の回転運動が第２ラック＆ピニオン機構６によって開閉レバー７の直線運動に変換される。
【００２４】
また、このような開閉レバー７の動力の伝達に加え、開閉レバー７は、方向規制部材８によって垂直面内における方向が規制される。すなわち、例えば全開状態から全開状態に移行する場合（図８においてロッド４ａの先端が上方に移動する場合）、開閉レバー７に規定されたローラ７ａは案内溝８ａの湾曲部Ｐ1を通過し、一方、ローラ７ｂは案内溝８ｂの湾曲部Ｐ3を通過するので、開閉レバー７の方向は、徐々に水平状態に近づき、ローラ７ａが湾曲部Ｐ1から直線部Ｐ2に差し掛かる状態、またローラ７ｂが湾曲部Ｐ3から直線部Ｐ4に差し掛かる状態では完全に水平状態となる。
【００２５】
一方、このような開閉レバー７の方向変換と同時に、当初、弁体支持板９の長穴９ａの上端部位に位置していたローラ７ｃは、長穴９ａに沿って徐々に下方に移動し、開閉レバー７が完全に水平状態になった時点で長穴９ａの下端部位に移動する。そして、このような開閉レバー７の方向変換と当該開閉レバー７の先端部（ローラ７ｃ）と弁体支持板９（長穴９ａ）との係合関係の変化に伴って弁体支持板９及び弁体１０，１１は徐々に左側に移動し、開閉レバー７が完全に水平状態になった時点では、弁体１０，１１が各開口２，２に対峙する状態となる。
【００２６】
そして、このような状態からロッド４ａの先端がさらに上方に移動することにより、ローラ７ａは案内溝８ａの直線部Ｐ2を通過し、一方、ローラ７ｂは案内溝８ｂの直線部Ｐ4を通過するので、開閉レバー７は、水平状態のまま先端方向（つまり左側）に押し出される。この結果、弁体１０，１１は固定状態を維持し、弁体支持板９のみがさらに左側に所定寸法ｄだけ移動して、図８の上段に示す全閉状態となる。
【００２７】
図５は、この全閉状態におけるにおける弁体支持板９と弁体１０，１１との位置関係を示している。すなわち、この図５では、押圧ローラ９ｄが弁体１０の楔部材１０ａと弁体１０の楔部材１１ａとの間に挟まれて押圧している状態になっているが、弁体支持板９のみが上記所定寸法ｄだけ移動する前段階では、押圧ローラ９ｄは、楔部材１０ａ，１１ａよりも若干右側に位置しており、楔部材１０ａ，１１ａを押圧する状態にはない。
【００２８】
しかしながら、開閉レバー７が左側に押し込まれることにより、押圧ローラ９ｄが楔部材１０ａ，１１ａの表面（テーパー面）上を徐々に左側に移動して、結果的に図５に示す状態となる。この楔部材１０ａ，１１ａに対する押圧ローラ９ｄの左側移動によって、弁体１０，１１には弁体支持板９を中心として外側つまり開口２側に押し開くような方向の力が作用するので、弁体１０，１１は、各開口２を圧接密閉する。
【００２９】
なお、このような全閉状態から全開状態に移行する場合には、弁体１０，１１が固定した状態で開閉レバー７の右側移動に伴って弁体支持板９のみが右側に所定寸法ｄだけ移動することにより上記圧接密閉状態が解除されて、バネが縮むことで弁体１０，１１がシール面より離れる。さらに開閉レバー７が水平状態から徐々に垂直状態に移行することにより弁体支持板９及び弁体１０，１１が右側に移動し、この結果開口２が開放される。
【００３０】
このような本ゲートバルブによれば、案内溝８ａが湾曲部Ｐ1と直線部Ｐ2とを有し、また案内溝８ｂが湾曲部Ｐ3と直線部Ｐ4とを有しているので、湾曲部Ｐ1，Ｐ3によって開閉レバー７の方向変換運動を実現し、直線部Ｐ2，Ｐ4によって開閉レバー７の左方向への直線運動を実現することができる。すなわち、開閉レバー７の方向変換運動による弁体１０，１１の水平方向の移動と開口２への圧接密閉をエアーシリンダ４の１動作で連続して実現することができる。
また、案内溝８ａにローラ７ａを嵌め合わせると共に案内溝８ｂにローラ７ｂを嵌め合わせる構成としたので、開閉レバー７の方向変換をスムーズに行わせることができる。
【００３１】
なお、上記実施形態では、力伝達機構として第１ラック＆ピニオン機構５を採用し、力変換機構として第２ラック＆ピニオン機構６を採用したが、力伝達機構及び力変換機構は、このようなラック＆ピニオン機構に限定されるものではない。例えば力伝達機構としては、ピニオン５ｂにモータを直結させ、当該モータによってピニオン５ｂを直接回転させる構造を採用しても良い。
【００３２】
また、上記実施形態は２枚の弁体１０，１１を有するゲートバルブに関するものであるが、本発明は１枚の弁体を有するゲートバルブにも適用可能である。このような１枚の弁体を有するゲートバルブの場合、シール面の反対側の弁箱内に楔部材を取り付けることによって弁体を押し付けることができる。
【００３３】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、突起部が嵌め合わされる案内溝を有し、案内溝が開閉レバーを方向変換運動させる湾曲部と直線運動させる直線部とを有するので、単一の駆動源の駆動力によって、弁体を開口間に移動させるための開閉レバーの方向変換運動と各弁体を開口に各々押圧するための開閉レバーの直線運動とを実現することができる。
【００３４】
すなわち、開閉レバーを方向変換させるための駆動源と開閉レバーを直線運動させるための駆動源を個別に備える必要がないと共に、筐体外に設けられた駆動源の駆動力が回転軸を介して筐体内に伝達されるので、真空漏れの発生を抑制することができる。
【００３５】
また、弁体が加熱される場合でも真空の清浄度が劣化しないと共に弁体の開閉時間を短縮することができる。さらに、弁体の開閉時における振動を小さくすることも可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わるゲートバルブの外観構成を示す正面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるゲートバルブの外観構成を示す上面図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わるゲートバルブの外観構成を示す右側面図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わるゲートバルブの内部機構を裏面側から見た図である。
【図５】上記図４におけるＡ−Ａ線矢視図である。
【図６】本発明の一実施形態に係わるゲートバルブの内部機構の拡大図であり、（ａ）は図４の部分拡大図、（ｂ）は当該部分拡大図に対応する右側面図である。
【図７】本発明の一実施形態に係わるゲートバルブの全閉状態及び全開状態を示す平面図である。
【符号の説明】
１…… 筐体
２…… 開口
３…… Ｏリング
４…… エアーシリンダ（外部駆動源）
５…… 第１ラック＆ピニオン機構（力伝達機構）
６…… 第２ラック＆ピニオン機構（力変換機構）
７…… 開閉レバー
８…… 方向規制部材
９…… 弁体支持板
１０…… 弁体
１１…… 弁体
１２…… 回転軸

Claims

平板状の弁体を開閉レバーの方向変換運動によって筐体の開口に対向する位置に移動させ、さらに前記開閉レバーの直線運動によって弁体を開口に押圧して密閉するゲートバルブであって、
筐体外に配置された外部駆動源の駆動力を軸の回転力として筐体内に伝達する力伝達機構と、
前記軸の回転を直線運動に変換するラック＆ピニオン機構と、
該ラック＆ピニオン機構に連結されると共に突起部を有する前記開閉レバーと、
該開閉レバーの先端部に摺動自在に連結され、前記弁体間に位置する弁体支持板と、
前記開閉レバーを方向変換運動させる湾曲部と直線運動させる直線部とを有すると共に前記突起部が嵌め合わされる案内溝を有する方向規制部材と
を具備することを特徴とするゲートバルブ。
前記開閉レバーは２つの突起部を有し、前記方向規制部材は、各突起部に対応する案内溝を有する、ことを特徴とする請求項１記載のゲートバルブ。
前記力伝達機構は、外部駆動源の駆動力を回転駆動力として前記軸に伝達するラック＆ピニオン機構である、ことを特徴とする請求項１または２記載のゲートバルブ。