JP4711098B2

JP4711098B2 - ゲートバルブ

Info

Publication number: JP4711098B2
Application number: JP2001071967A
Authority: JP
Inventors: 恒雄石垣; 省吾宮崎; 正行細野; 満広染谷
Original assignee: SMC Corp
Current assignee: SMC Corp
Priority date: 2001-03-14
Filing date: 2001-03-14
Publication date: 2011-06-29
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: JP2002276829A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えば、集積回路（ＩＣ）やその部品等のワークを一方の真空処理室から他方の真空処理室に移送する移送通路、または、圧力流体、気体等の流通通路もしくは排気通路等を開閉することが可能なゲートバルブに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来から、例えば、半導体ウェハや液晶基板等の処理装置においては、半導体ウェハや液晶基板等を種々の処理室に通路を介して出し入れすることが行われており、前記通路には、それぞれ、該通路を開閉するゲートバルブが設けられている。
【０００３】
このゲートバルブは、例えば、シリンダの駆動作用下に変位する弁ロッドの直進運動によって、弁ディスクが弁座の対向位置に到達した後、前記弁ロッドの傾動運動によって前記弁ディスクが弁座に押し付けられて着座することにより、弁箱に形成された通路が閉塞されるように設けられている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、従来技術に係るゲートバルブにおいては、ワークを出し入れするための通路に設けられた弁座に弁ディスクを傾動させて着座することにより、前記通路が閉塞される。
【０００５】
また、圧力流体の作用下に駆動されるシリンダのピストンロッド外周部にスプライン溝が形成されており、スプライン溝は、その外周側に設けられているボールスプライン軸受により、噛合されている。
【０００６】
しかし、ボールスプライン軸受は、スプライン溝が形成された軸部と組み合わされることにより噛合しているため、軸受、軸部ともに高い精度が要求され、その結果として、高価であるという不都合がある。
【０００７】
さらに、軸部にボールスプライン軸受を設けているため、複数のボールスプライン軸受の軸線方向に沿った長さの分だけ、シリンダの高さ方向の寸法が大きくなってしまうという不都合がある。
【０００８】
本発明は、前記の種々の不都合等を考慮してなされたものであり、ボールスプライン軸受の代わりにローラ軸受を採用することにより、より一層のコスト低減と小型化を図ることが可能なゲートバルブを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
前記の目的を達成するために、本発明は、駆動源と、
前記駆動源に連結され、軸線方向に沿ってガイド溝が形成されるケーシングと、
前記駆動源の駆動軸に連結され、該駆動源の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する第１変位部材と、
前記第１変位部材にリンクされて該第１変位部材と一体的に直線状に変位するとともに、軸線方向に沿った終端位置において傾動自在に設けられた第２変位部材と、
前記第１変位部材に回動自在に軸支され、前記ガイド溝に沿って変位する第１ローラ部材と、
前記第１ローラ部材と同軸状に回動自在に軸支され、前記第２変位部材に形成された長孔に沿って変位する第２ローラ部材と、
前記第２変位部材に回動自在に軸支され、前記ガイド溝に沿って変位する第３ローラ部材と、
前記第２変位部材に連結された弁ロッドを介して通路を開閉する弁ディスクと、
を備え、
前記第１ローラ部材と前記第３ローラ部材とは、前記ケーシングに設けられた前記ガイド溝に沿って変位し、前記第２ローラ部材が、前記第２変位部材の前記長孔に沿って変位することにより、前記ガイド溝の終端位置に到達した前記第３ローラ部材を支点として前記第２変位部材を傾動させることを特徴とする。
【００１０】
また、前記ガイド溝に係合する前記第１ローラ部材と前記長孔に係合する前記第２ローラ部材とを軸支するピン部材を設け、前記ピン部材は前記第１変位部材の相互対向する一組の側面にそれぞれ所定間隔離間して同軸状に軸着されるように設けるとよい。
【００１１】
さらに、前記第１変位部材は断面コ字状に形成され、断面略Ｈ字状に形成された前記第２変位部材の凹部内に設けるとよい。
【００１２】
本発明では、駆動源の駆動作用下に、第１変位部材と第２変位部材とがリンクして一体的に直線状に変位し、その際、第１ローラ部材および第３ローラ部材が、ケーシングのガイド溝に沿って案内される。前記ガイド溝の終端位置に前記第３ローラ部材が当接すると、駆動源の直線運動が第３ローラ部材を支点とする第２変位部材の傾動運動へと変換され、弁ロッドを介して前記第２変位部材に連結された弁ディスクが傾動する。
【００１３】
本発明によれば、第３ローラ部材を支点として第２変位部材が傾動する際、ガイド溝に係合する第１ローラ部材を介して駆動軸および第１変位部材が直線状に案内される。従って、駆動軸および第１変位部材に対する横方向の荷重がガイド溝に係合する第１ローラ部材によって好適に吸収され、駆動源からの駆動力が横方向に働く荷重の影響を受けることなく、効率的に弁ディスクへと伝達される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明に係るゲートバルブについて好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説明する。
【００１５】
図１において、参照符号１０は、本発明の実施の形態に係るゲートバルブを示す。
【００１６】
このゲートバルブ１０は、駆動源として機能するシリンダ１２と、前記駆動源の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する駆動変換部１４と、前記軸線方向と略直交する方向に所定角度だけ傾動する弁ロッド１６と、前記弁ロッド１６の一端部に連結された略円形状の弁ディスク１８とを備える。
【００１７】
なお、図２に示されるように、前記駆動変換部１４の下部側には、図示しないワークを出し入れするための通路２０が形成された弁箱２２が設けられ、前記弁箱２２の内壁面に形成された弁座２４に前記弁ディスク１８が着座することにより、前記通路２０が気密に閉塞される。前記弁ディスク１８には、環状溝に沿ってシール部材２８が装着され、前記シール部材２８によって弁ディスク１８が弁座２４に着座した際の気密が保持される。
【００１８】
駆動源であるシリンダ１２は、図示しないねじ部材を介して、後述するケーシング２６の上部に固定される。なお、前記シリンダ１２は、単一に限定されるものではなく、略平行に複数設けてもよい。
【００１９】
駆動変換部１４は、前記弁箱２２の上面に第１ねじ部材３０を介して固定される第１カバー部材３２と、前記第１カバー部材３２の上面に第１ねじ部材３０を介して固定される筒状のケーシング２６と、前記ケーシング２６の上部に第２ねじ部材３４を介して固定される第２カバー部材３６とを有する。
【００２０】
前記第１カバー部材３２には、弁ロッド１６を挿通するための略円形状の貫通孔３８が形成され、前記貫通孔３８の直径は、弁ロッド１６の直径よりも若干大きく形成される。また、該貫通孔３８の上部には、弁ロッド１６の所定部分を被覆するベローズ４０の一端部を保持する第１リング体４２が嵌合される。
【００２１】
またベローズ４０の他端部には、同様に弁ロッド１６を囲繞するように第２リング体４４が設けられている。
【００２２】
前記弁ロッド１６の外周面を囲繞するベローズ４０および第１リング体４２、第２リング体４４によって弁箱２２の室内の気密性が保持される。
【００２３】
前記ケーシング２６の両側面の内側には、軸線方向に一定幅のガイド溝４６ａ、４６ｂが形成される。
【００２４】
前記シリンダ１２は、図示しないねじ部材を介して第２カバー部材３６に固定されるシリンダチューブ４８と、前記シリンダチューブ４８内のシリンダ室５０を軸線方向に沿って自在に変位するピストン５２と、前記ピストン５２の一端部に連結されるピストンロッド（駆動軸）５４と、前記シリンダチューブ４８の外周部には、前記シリンダ室５０へ圧力流体を供給および排出するための上部側ポート５６と、同様に前記シリンダ室５０へ圧力流体を供給および排出するための下部側ポート５８とを有する。
【００２５】
さらに駆動変換部１４は、前記ピストンロッド５４の他端部に第３ねじ部材６０を介して連結される断面コ字状の第１変位部材６２と、前記弁ロッド１６の一端部にナット６４を介して固定され、前記第１変位部材６２に連結されて軸線方向に一体的に変位する断面Ｈ字状の第２変位部材６６と、前記第１変位部材６２の上端面と第２カバー部材３６との間に配設され、第１変位部材６２を第２カバー部材３６より離間する方向に付勢する第１ばね部材６８と、前記第１変位部材６２と弁ロッド１６を締結する前記ナット６４との間に配設され、第１変位部材６２と弁ロッド１６とを離間する方向に付勢する第２ばね部材７０と、第１ピン部材（ピン部材）７２ａ、７２ｂを介して第１変位部材６２に回動自在に軸支される第１ローラ部材７４ａ、７４ｂと第２ローラ部材７８ａ、７８ｂとを有する。
【００２６】
また、第１変位部材６２と第２変位部材６６とは、第１ピン部材７２ａ、７２ｂおよび第２ローラ部材７８ａ、７８ｂを介して、一体的に連結されている。
【００２７】
前記第１ローラ部材７４ａ、７４ｂと第２ローラ部材７８ａ、７８ｂとは、互いに同軸状に設けられ、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂは、ケーシング２６側に、第２ローラ部材７８ａ、７８ｂは、第１変位部材６２側にそれぞれ設けられている。
【００２８】
前記第２変位部材６６の両側面の上方には、略長円状に切り欠かれた長孔７６がそれぞれ形成され（図２参照）、該長孔７６には、前記第２ローラ部材７８ａ、７８ｂが係合するように設けられており、両側面の下方には、第２ピン部材８０ａ、８０ｂを介して前記第２変位部材６６に回動自在に軸支される第３ローラ部材８２ａ、８２ｂが設けられており、前記第３ローラ部材８２ａ、８２ｂは、ガイド溝４６ａ、４６ｂの下端部（終端位置）８４に当接することにより、軸線方向の変位を規制される。
【００２９】
また、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂと第３ローラ部材８２ａ、８２ｂとは、ケーシング２６の両側面に形成されるガイド溝４６ａ、４６ｂに係合され、第２変位部材６６と一体的に軸線方向に沿って変位自在に設けられている。
【００３０】
本発明の実施の形態に係るゲートバルブ１０は、基本的には以上のように構成されるものであり、次にその動作並びに作用効果について説明する。なお、以下の説明では、シリンダ１２の下部側ポート５８に圧力流体が供給され、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂがガイド溝４６ａ、４６ｂの上端位置に当接している状態で、図４、図５に示されるように、弁箱２２に形成された通路２０が弁ディスク１８によって閉塞されていない開状態を初期位置として説明する。
【００３１】
初期位置において、ピストンロッド５４の作用下に第１変位部材６２は、上方に位置し、また、第２ばね部材７０の伸張作用下に第１変位部材６２と第２変位部材６６とが互いに離間する方向に付勢されているため、図５に示されるように、第２変位部材６６に固定される第２ローラ部材７８ａ、７８ｂが長孔７６の上方に保持された状態にある。
【００３２】
初期位置において、圧力流体供給源（図示せず）から図示しないチューブを介して下部側ポート５８に圧力流体（例えば、圧縮空気）が供給されている。シリンダ室５０に供給された圧力流体を下部側ポート５８から排出することにより、第１ばね部材６８の伸張作用下にピストン５２が下降し、前記ピストン５２に連結されたピストンロッド５４も一体的に下降する。なお、この場合、上部側ポート５６に連通するシリンダ室５０は、大気開放状態にあるものとする。
【００３３】
前記ピストンロッド５４が下降することにより、該ピストンロッド５４とともに第１変位部材６２、第２変位部材６６、弁ロッド１６、弁ディスク１８が一体的に下降する。
【００３４】
この場合、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂと第３ローラ部材８２ａ、８２ｂとが、ケーシング２６の両側面のガイド溝４６ａ、４６ｂの内部を軸線方向に沿って下降し、前記ガイド溝４６ａ、４６ｂの幅方向の寸法は、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂおよび第３ローラ部材８２ａ、８２ｂが回動自在な最小の寸法で形成されているため、第１変位部材６２と第２変位部材６６の前後方向の位置ずれが防止される。
【００３５】
そして、第３ローラ部材８２ａ、８２ｂがガイド溝４６ａ、４６ｂの下端部８４に当接することにより、下方側に対する第２変位部材６６の変位が規制される。
【００３６】
その際、第２変位部材６６の長孔７６に係合される第２ローラ部材７８ａ、７８ｂは、図２に示されるように上方に保持されている状態にあり、そこから、さらにピストンロッド５４が下降することにより、第１変位部材６２が第２ばね部材７０を圧縮しながら、さらに下降し、第２ローラ部材７８ａ、７８ｂが長孔７６の上方から下方へと変位すると同時に、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂは、さらにガイド溝４６ａ、４６ｂに沿って下降する。そして、図３、図６に示されるように、第２変位部材６６が第３ローラ部材８２ａ、８２ｂの軸心を支点として、所定角度θだけ傾動し、弁ディスク１８は、弁座２４から所定間隔離間した状態から弁座２４側に向かって略水平に変位する。
【００３７】
この際、第２変位部材６６は、第３ローラ部材８２ａ、８２ｂがガイド溝４６ａ、４６ｂの下端部８４に当接しているため、軸線方向への変位が規制されている。
【００３８】
その結果、弁ディスク１８に設けられたシール部材２８が弁座２４に着座して通路２０が気密に閉塞される。
【００３９】
なお、第２変位部材６６が所定角度θだけ傾動する際に発生する横方向の荷重は、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂを介してガイド溝４６ａ、４６ｂによって受けている。
【００４０】
また、弁ロッド１６が第３ローラ部材８２ａ、８２ｂを支点として、所定角度θだけ傾動する際、ベローズ４０および第２リング体４４は、弁ロッド１６と一体的に傾動するため、傾動時においても弁箱２２の室の気密を確実に保持する。
【００４１】
次に、弁ディスク１８を弁座２４から離間させて通路２０を開口した状態とする場合には、図示しない切換弁の切換作用下に下部側ポート５８に圧力流体を供給することによりピストン５２が上昇し、ピストンロッド５４、第１変位部材６２および第２変位部材６６が一体的に上昇することにより、図４、図５に示される初期位置に復帰する。なお、この場合、上部側ポート５６に連通するシリンダ室５０は、大気開放状態にあるものとする。
【００４２】
すなわち、第２変位部材６６が長孔７６に対する第２ローラ部材７８ａ、７８ｂの係合作用下に前記とは反対方向に向かって所定角度θだけ傾動し、弁ディスク１８と弁座２４とが離間した後、ピストンロッド５４と一体的に第１変位部材６２および第２変位部材６６が上昇することにより図４、図５に示される初期位置に復帰する。
【００４３】
以上により本実施の形態では、弁ロッド１６および第２変位部材６６の傾動時において、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂの同軸状に設けられる第２ローラ部材７８ａ、７８ｂが第２変位部材６６の長孔７６に沿って変位する際、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂがガイド溝４６ａ、４６ｂに係合されているため、ピストンロッド５４に対する横方向の荷重を受けることがなく、該ピストンロッド５４が直線状に案内される。その結果、ピストンロッド５４にかかる横方向の荷重が減少し、ピストンロッド５４の耐久性が向上するとともに、シリンダ１２からの駆動力が横荷重による摩擦力を受けることがなく、ピストンロッド５４を介して、より効率よく伝達される。
【００４４】
また、第１ローラ部材７４ａ、７４ｂにおいて、第２変位部材６６の傾動時に発生する横方向の荷重分担部分が第１ローラ部材７４ａ、７４ｂのみであり、横方向の荷重を負担するための高価な高強度の部材を採用する範囲を従来より減少させることができるため、より一層コストを低減することができる。
【００４５】
さらに、ボールスプライン軸受の代わりにローラ軸受を採用することにより、シリンダ１２の高さ方向の寸法を抑えることができるため、より一層の小型化を図ることができるとともに、より一層コストを低減することができる。
【００４６】
【発明の効果】
本発明によれば、以下の効果が得られる。
【００４７】
すなわち、本発明では、ボールスプライン軸受の代わりにローラ軸受を採用することにより、より一層コストを低減することができるとともに、高さ方向の寸法を抑えることができるため、より一層の小型化を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るゲートバルブの弁ディスクシール前における部分縦断面図である。
【図２】図１のＩＩ−ＩＩ線に沿った部分横断面図である。
【図３】本発明の実施の形態に係るゲートバルブの弁ディスク着座時における部分横断面図である。
【図４】本発明の実施の形態に係るゲートバルブの初期位置における部分縦断面図である。
【図５】図４のＶ−Ｖ線に沿った部分横断面図である。
【図６】本発明の実施の形態に係るゲートバルブの弁ディスク着座時における部分側面図である。
【符号の説明】
１０…ゲートバルブ１２…シリンダ
１４…駆動変換部１６…弁ロッド
１８…弁ディスク２０…通路
２２…弁箱２４…弁座
２６…ケーシング３２…第１カバー部材
３６…第２カバー部材４０…ベローズ
４６ａ、４６ｂ…ガイド溝４８…シリンダチューブ
５０…シリンダ室５２…ピストン
５４…ピストンロッド６２…第１変位部材
６４…ナット６６…第２変位部材
６８…第１ばね部材７０…第２ばね部材
７２ａ、７２ｂ…第１ピン部材７４ａ、７４ｂ…第１ローラ部材
７６…長孔７８ａ、７８ｂ…第２ローラ部材
８０ａ、８０ｂ…第２ピン部材８２ａ、８２ｂ…第３ローラ部材
８４…下端部

Claims

駆動源と、
前記駆動源に連結され、軸線方向に沿ってガイド溝が形成されるケーシングと、
前記駆動源の駆動軸に連結され、該駆動源の駆動作用下に軸線方向に沿って変位する第１変位部材と、
前記第１変位部材に連結されて該第１変位部材と一体的に直線状に変位するとともに、軸線方向に沿った終端位置において傾動自在に設けられた第２変位部材と、
前記第１変位部材に回動自在に軸支され、前記ガイド溝に沿って変位する第１ローラ部材と、
前記第１ローラ部材と同軸状に回動自在に軸支され、前記第２変位部材に形成された長孔に沿って変位する第２ローラ部材と、
前記第２変位部材に回動自在に軸支され、前記ガイド溝に沿って変位する第３ローラ部材と、
前記第２変位部材に連結された弁ロッドを介して通路を開閉する弁ディスクと、
を備え、
前記第１ローラ部材と前記第３ローラ部材とは、前記ケーシングに設けられた前記ガイド溝に沿って変位し、前記第２ローラ部材が、前記第２変位部材の前記長孔に沿って変位することにより、前記ガイド溝の終端位置に到達した前記第３ローラ部材を支点として前記第２変位部材を傾動させることを特徴とするゲートバルブ。
請求項１記載のゲートバルブにおいて、
前記ガイド溝に係合する前記第１ローラ部材と前記長孔に係合する前記第２ローラ部材とを軸支するピン部材が設けられ、前記ピン部材は前記第１変位部材の相互対向する一組の側面にそれぞれ所定間隔離間して同軸状に軸着されることを特徴とするゲートバルブ。
請求項１または２記載のゲートバルブにおいて、
前記第１変位部材は断面コ字状に形成され、断面略Ｈ字状に形成された前記第２変位部材の凹部内に設けられることを特徴とするゲートバルブ。