JP4341052B2

JP4341052B2 - 通路ブロックの結合装置

Info

Publication number: JP4341052B2
Application number: JP2003436247A
Authority: JP
Inventors: 山田　　明
Original assignee: 山田明
Priority date: 2003-12-02
Filing date: 2003-12-02
Publication date: 2009-10-07
Anticipated expiration: 2023-12-02
Also published as: JP2005164021A

Description

この発明は、流体制御装置に使用されるマスフローコントローラとこれに突き合わされるブロック状継手部材とを結合する際などに好適な通路ブロックの結合装置に関する。

半導体製造装置等に使用される流体制御装置は、種々の流体制御機器が複数列に配置されるとともに、隣り合う列の流体制御機器の流路同士が所定箇所において機器接続手段により接続されることにより構成されているが、近年、この種の流体制御装置では、マスフローコントローラや開閉弁などをチューブを介さずに接続する集積化が進められている。このような流体制御装置では、マスフローコントローラの両側面に通路ブロック（上段通路ブロック）が設けられ、これとブロック状継手部材（下段通路ブロック）とが上方からの２本のボルトにより結合されている（例えば、特許文献１）。
特開平８−３２６９４３号公報

上記流体制御装置では、上段通路ブロックを下段通路ブロックに取り付ける工数が多数回あり、ボルトの締付け作業の効率化、特に、上段通路ブロックのボルト挿通孔と下段通路ブロックのねじ孔との位置決めおよびボルト本数の低減が重要課題となっている。

この発明の目的は、上段通路ブロックを下段通路ブロックに取り付けるに際し、上段通路ブロックのボルト挿通孔と下段通路ブロックのねじ孔との位置決めが容易であり、しかも、ボルト本数を低減することが可能な通路ブロックの結合装置を提供することにある。

第１の発明による通路ブロックの結合装置は、下向き開口を有する上段通路ブロックと上向き開口を有する下段通路ブロックとを開口同士を突き合わせてボルトにより結合する結合装置であって、上段通路ブロックに開口を挟むように形成されたボルト挿通孔およびピン挿通孔と、上段通路ブロックのボルト挿通孔およびピン挿通孔にそれぞれ対応するように下段通路ブロックに形成されたねじ孔および非ねじ孔と、上段通路ブロックのボルト挿通孔に挿通されて下段通路ブロックのねじ孔にねじ合わされているボルトと、上段通路ブロックのピン挿通孔に挿通されて下端部が下段通路ブロックの非ねじ孔に嵌め合わされている位置決めピンとからなり、位置決めピンの下端近くに切欠き部が形成されるとともに、非ねじ孔の径が位置決めピン下端部の径より大きくされて、位置決めピンの切欠き部に嵌まり合う突出部が非ねじ孔に形成されており、位置決めピンの切欠き部と非ねじ孔の突出部とが先に嵌め合わされ、その後にボルトが締め付けられ、この際、ボルトの締付け力と位置決めピン下端部が非ねじ孔の突出部を上向きに押す力とがバランスされることによって、均等締付けが達成されて通路ブロック同士が結合されることを特徴とするものである。

第２の発明による通路ブロックの結合装置は、下向き開口を有する上段通路ブロックと上向き開口を有する下段通路ブロックとを開口同士を突き合わせてボルトにより結合する結合装置であって、上段通路ブロックに開口を挟むように形成されたボルト挿通孔およびピン挿通孔と、上段通路ブロックのボルト挿通孔に対応するように下段通路ブロックに形成されたねじ孔と、下段通路ブロック上面に上方突出状に形成されて上段通路ブロックのピン挿通孔に挿通されかつ上端部が同ブロックの上面よりも上方に突出する位置決めピンと、位置決めピンの上端部に嵌め合わせられた切欠き部および上段通路ブロックのボルト挿通孔に対応するボルト挿通孔を有し上段通路ブロックの上方に重ねられた締付け補助部材と、位置決めピンの上端部に設けられて締付け補助部材の切欠き部が位置決めピンの上端部に嵌め合わせられた後の締付け補助部材の上方への移動を阻止する抜け止め部と、締付け補助部材および上段通路ブロックの各ボルト挿通孔に挿通されて下段通路ブロックのねじ孔にねじ合わされたボルトとからなり、締付け補助部材は、位置決めピン中心軸とボルト中心軸とのちょうど中央において最も下方に突出する凸円弧状底面を有しており、ボルトを締め付けた際、ボルトの締付け力と抜け止め部が締付け補助部材を下向きに押す力とがバランスされることによって、均等締付けが達成されて通路ブロック同士が結合されることを特徴とするものである。

なお、この明細書において、通路ブロックは、直方体ブロックに貫通状の通路が設けられたもので、継手として使用されるものや開閉弁などの流体制御器に一体化されたブロック状部分または本体部分を含むものとする。

第１および第２の発明の通路ブロックの結合装置によると、１本のボルトによって結合可能であるので、ボルト本数を低減することが可能であり、しかも、ボルト締付け前には、下段通路ブロックに対する上段通路ブロックの位置が位置決めピンにより規制されるので、ボルトをねじ孔にねじ合わせる作業が容易となる。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。以下の説明において、左右は各図（ｂ）の左右をいい、同図の紙面表側を前、この逆を後というものとする。

図１から図３までは、第１の発明の通路ブロックの結合装置の実施形態を示している。

第１の発明による通路ブロックの結合装置（１）は、例えばマスフローコントローラ（２）に設けられかつ下向き開口（３ａ）を有する上段通路ブロック（３）と上向き開口（４ａ）を有する下段通路ブロック（４）とを開口（３ａ）（４ａ）同士をシール部材（５）を介して突き合わせてボルト（１１）により結合するもので、上段通路ブロック（３）に開口（３ａ）を挟むように形成されたボルト挿通孔（１３）およびピン挿通孔（１４）と、上段通路ブロック（３）のボルト挿通孔（１３）およびピン挿通孔（１４）にそれぞれ対応するように下段通路ブロック（４）に形成されたねじ孔（１５）および非ねじ孔（１６）と、上段通路ブロック（３）のボルト挿通孔（１３）に挿通されて下段通路ブロック（４）のねじ孔（１５）にねじ合わされているボルト（１１）と、上段通路ブロック（３）のピン挿通孔（１４）に挿通されて下端部が下段通路ブロック（４）の非ねじ孔（１６）に嵌め合わされている位置決めピン（１２）とからなる。

位置決めピン（１２）の下端近くには、切欠き部（１７）が形成されており、下段通路ブロック（４）の非ねじ孔（１６）の開口部には、この切欠き部（１７）に嵌まり合う突出部（１８）が形成されている。

下段通路ブロック（４）の非ねじ孔（１６）の径は、位置決めピン（１２）の下端部の径よりも大きくなされており、非ねじ孔（１６）の開口部の径は、突出部（１８）が設けられることによって、位置決めピン（１２）の径よりもわずかに小さくなっている。突出部（１８）は、非ねじ孔（１６）の左面より右方にのびるように形成されており、下段通路ブロック（４）の非ねじ孔（１６）よりも左の部分（４ｂ）は、その他の部分よりもわずかに凹となるように削られている。したがって、図２に示すように、上段通路ブロック（３）が下段通路ブロック（４）に対して傾斜させられた状態において、位置決めピン（１２）の下端部を非ねじ孔（１６）に嵌め入れて、位置決めピン（１２）の切欠き部（１７）と非ねじ孔（１６）の突出部（１８）とを先に嵌め合わせることが可能とされ、これにより、下段通路ブロック（４）に対する上段通路ブロック（３）の位置決めがなされる。次いで、図３に示すように、上段通路ブロック（３）が下段通路ブロック（４）に重ね合わせ状態とされた際、位置決めピン（１２）下端部が非ねじ孔（１６）の突出部（１８）を上向きに押す力が作用する。その後にボルト（１１）が締め付けられ、この際、ボルト（１１）の締付け力（ボルト（１１）が下段通路ブロック（４）を上向きに引く力）と位置決めピン（１２）下端部が非ねじ孔（１６）の突出部（１８）を上向きに押す力とがバランスされることによって、均等締付けが達成されて通路ブロック（３）（４）同士が結合される。

第１の発明の通路ブロックの結合装置（１）によると、１本のボルト（１１）によって結合可能であるので、ボルト本数を低減することが可能であり、しかも、ボルト締付け前には、下段通路ブロック（４）に対する上段通路ブロック（３）の位置が位置決めピン（１２）により規制されるので、ボルト（１１）をねじ孔（１５）にねじ合わせる作業が容易となる。

図４から図６までは、第２の発明の通路ブロックの結合装置の実施形態を示している。

第２の発明による通路ブロックの結合装置（２０）は、例えばマスフローコントローラ（２）に設けられかつ下向き開口（３ａ）を有する上段通路ブロック（３）と上向き開口（４ａ）を有する下段通路ブロック（４）とを開口（３ａ）（４ａ）同士をシール部材（５）を介して突き合わせてボルト（２１）により結合するもので、上段通路ブロック（３）に開口を挟むように形成されたボルト挿通孔（２３）およびピン挿通孔（２４）と、上段通路ブロック（３）のボルト挿通孔（２３）に対応するように下段通路ブロック（４）に形成されたねじ孔（２５）と、下段通路ブロック（４）上面に上方突出状に形成されて上段通路ブロック（３）のピン挿通孔（２４）に挿通されかつ上端部が同ブロック（３）の上面よりも上方に突出する位置決めピン（２２）と、位置決めピン（２２）の上端部に嵌め合わせられた切欠き部（３１）および上段通路ブロック（３）のボルト挿通孔（２３）に対応するボルト挿通孔（３２）を有し上段通路ブロック（３）の上方に重ねられた締付け補助部材（３０）と、位置決めピン（２２）の上端部に設けられて締付け補助部材（３０）の切欠き部（３１）が位置決めピン（２２）の上端部に嵌め合わせられた後の締付け補助部材（３０）の上方への移動を阻止する抜け止め部（２７）と、締付け補助部材（３０）および上段通路ブロック（３）の各ボルト挿通孔（３２）（２３）に挿通されて下段通路ブロック（４）のねじ孔（２５）にねじ合わされたボルト（２１）とからなる。

位置決めピン（２２）は、下端部におねじ部を有しており、下段ブロック（４）に設けられたねじ孔（２６）にねじ合わされている。上端近くの部分が小径（２２ａ）とされることによってその上端部が抜け止め部（２７）とされている。

締付け補助部材（３０）は、位置決めピン（２２）中心軸とボルト（２１）中心軸とのちょうど中央において最も下方に突出する凸円弧状底面（３３）を有している。

第２の発明による通路ブロックの結合装置（２０）は、まず、図４に示すように、位置決めピン（２２）を下段ブロック（４）に固定しておいてから、上段ブロック（３）のピン挿通孔（２４）に位置決めピン（２２）を挿通し、上段通路ブロック（３）と下段通路ブロック（４）とを重ね合わせる。これにより、下段通路ブロック（４）に対する上段通路ブロック（３）の位置が位置決めピン（２２）により規制される。次いで、図５に示すように、締付け補助部材（３０）を、その切欠き部（３１）を位置決めピン（２２）の小径部（２２ａ）に嵌め合わせることにより、上段通路ブロック（３）の上に重ね合わせる。そして、ボルト（２１）を締付け補助部材（３０）および上段通路ブロック（３）の各ボルト挿通孔（３２）（２３）に挿通し、下段通路ブロック（４）のねじ孔（２５）にねじ合わせる。このようにしてボルト（２１）を締め付けることにより、ボルト（２１）の締付け力（ボルト（２１）が締付け補助部材（３０）を下向きに押す力）と抜け止め部（２７）が締付け補助部材（３０）を下向きに押す力とがバランスされることによって、均等締付けが達成されて通路ブロック（３）（４）同士が結合される。

第２の発明の通路ブロックの結合装置（２０）によると、１本のボルト（２１）によって結合可能であるので、ボルト本数を低減することが可能であり、しかも、ボルト（２１）締付け前には、下段通路ブロック（４）に対する上段通路ブロック（３）の位置が位置決めピン（２２）により規制されるので、ボルト（２１）をねじ孔にねじ合わせる作業が容易となる。

図７は、上記の第１および第２の発明による通路ブロックの結合装置の締付け状態を従来例と比較するグラフである。同グラフは、ボルト締付トルク（Ｎ・ｍ）と推力（Ｎ）の関係を示しており、この結果から、発明品（第１および第２の発明による通路ブロックの結合装置）は、データ的には従来品（ボルトを２本使用するもの）と同じ性能であり、同等の締付け力を維持して、ボルトの締付け本数を半減できることが分かる。

なお、下段通路ブロック（４）は、マスフローコントローラ（２）に隣り合う流体制御機器（例えば開閉弁、フィルターなど）の本体（上段通路ブロックに相当）と上記と同じ結合装置または通常の２本のボルトによる結合装置により結合され、これにより、マスフローコントローラ（２）と流体制御機器とが下段通路ブロック（４）を介して連通される。上記実施形態では、マスフローコントローラ（２）に設けられた上段通路ブロック（３）とこれを他の流体制御機器に連通させる継手部材としての下段通路ブロック（４）とを結合する場合についてのみ説明したが、この発明による結合装置は、これに限らず、他の流体制御機器同士や他の流体制御機器と継手部材との結合に適用することができる。

図１は、第１の発明による通路ブロックの結合装置の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図であり、結合の過程の内の最初の過程を示している。図２は、第１の発明による通路ブロックの結合装置の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図であり、結合の過程の内の中間の過程を示している。図３は、第１の発明による通路ブロックの結合装置の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図であり、結合完了状態を示している。図４は、第２の発明による通路ブロックの結合装置の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図であり、結合の過程の内の最初の過程を示している。図５は、第２の発明による通路ブロックの結合装置の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図であり、結合の過程の内の中間の過程を示している。図６は、第１の発明による通路ブロックの結合装置の実施形態を示すもので、（ａ）は斜視図、（ｂ）は正面断面図であり、結合完了状態を示している。図７は、第１および第２の発明による通路ブロックの結合装置の締付け状態を従来例と比較するグラフである。

符号の説明

（１）通路ブロックの結合装置
（３）上段通路ブロック
（３ａ）下向き開口
（４）下段通路ブロック
（４ａ）上向き開口
（１１）ボルト
（１２）位置決めピン
（１３）ボルト挿通孔
（１４）ピン挿通孔
（１５）ねじ孔
（１６）非ねじ孔
（１７）切欠き部
（１８）突出部
（２０）通路ブロックの結合装置
（２１）ボルト
（２２）位置決めピン
（２３）ボルト挿通孔
（２４）ピン挿通孔
（２５）ねじ孔
（２７）抜け止め部
（３０）締付け補助部材
（３１）切欠き部
（３２）ボルト挿通孔
（３３）凸円弧状底面

Claims

下向き開口を有する上段通路ブロックと上向き開口を有する下段通路ブロックとを開口同士を突き合わせてボルトにより結合する結合装置であって、上段通路ブロックに開口を挟むように形成されたボルト挿通孔およびピン挿通孔と、上段通路ブロックのボルト挿通孔およびピン挿通孔にそれぞれ対応するように下段通路ブロックに形成されたねじ孔および非ねじ孔と、上段通路ブロックのボルト挿通孔に挿通されて下段通路ブロックのねじ孔にねじ合わされているボルトと、上段通路ブロックのピン挿通孔に挿通されて下端部が下段通路ブロックの非ねじ孔に嵌め合わされている位置決めピンとからなり、位置決めピンの下端近くに切欠き部が形成されるとともに、非ねじ孔の径が位置決めピン下端部の径より大きくされて、位置決めピンの切欠き部に嵌まり合う突出部が非ねじ孔に形成されており、位置決めピンの切欠き部と非ねじ孔の突出部とが先に嵌め合わされ、その後にボルトが締め付けられ、この際、ボルトの締付け力と位置決めピン下端部が非ねじ孔の突出部を上向きに押す力とがバランスされることによって、均等締付けが達成されて通路ブロック同士が結合されることを特徴とする通路ブロックの結合装置。
下向き開口を有する上段通路ブロックと上向き開口を有する下段通路ブロックとを開口同士を突き合わせてボルトにより結合する結合装置であって、上段通路ブロックに開口を挟むように形成されたボルト挿通孔およびピン挿通孔と、上段通路ブロックのボルト挿通孔に対応するように下段通路ブロックに形成されたねじ孔と、下段通路ブロック上面に上方突出状に形成されて上段通路ブロックのピン挿通孔に挿通されかつ上端部が同ブロックの上面よりも上方に突出する位置決めピンと、位置決めピンの上端部に嵌め合わせられた切欠き部および上段通路ブロックのボルト挿通孔に対応するボルト挿通孔を有し上段通路ブロックの上方に重ねられた締付け補助部材と、位置決めピンの上端部に設けられて締付け補助部材の切欠き部が位置決めピンの上端部に嵌め合わせられた後の締付け補助部材の上方への移動を阻止する抜け止め部と、締付け補助部材および上段通路ブロックの各ボルト挿通孔に挿通されて下段通路ブロックのねじ孔にねじ合わされたボルトとからなり、締付け補助部材は、位置決めピン中心軸とボルト中心軸とのちょうど中央において最も下方に突出する凸円弧状底面を有しており、ボルトを締め付けた際、ボルトの締付け力と抜け止め部が締付け補助部材を下向きに押す力とがバランスされることによって、均等締付けが達成されて通路ブロック同士が結合されることを特徴とする通路ブロックの結合装置。