JP6160924B2 - ゲートバルブ - Google Patents

Description

本発明は、半導体製造装置等において、例えば、真空処理チャンバの開口部やそれに接続された移送路に取り付けられ、該真空処理チャンバを、前記開口部を通じて他のチャンバ等と連通させたり気密に閉塞したりするためのゲートバルブに関する。

一般に、ゲートバルブは、真空処理チャンバへと通じるゲート開口を開閉する弁板と、該弁板が取り付けられた弁シャフトと、該弁シャフトを駆動するエアシリンダとを備えており、前記エアシリンダに対する圧縮空気の給排により、前記弁シャフトが駆動されて、前記弁板が、ゲート開口を気密に閉塞する密閉位置と該ゲート開口を全開にする全開位置との間を、該ゲート開口と離間して対向する中間位置を通じて往復移動するように構成されている。

そして、このようなゲートバルブとしては、特許文献１及び２に記載されたもののように、弁板を前記中間位置から密閉位置へと移動させる際に、前記弁シャフトを傾動させることにより、前記弁板のシール部材をゲート開口の弁シートに押し当てる傾動タイプと、特許文献３に記載されたもののように、前記弁シャフトと共に弁板をゲート開口の弁シートに対して垂直に移動させることにより、該弁板のシール部材をゲート開口の弁シートに押し当てる垂直移動タイプとが知られている。

このとき、前者の傾動タイプのゲートバルブにおいては、弁シャフトの傾動により弁板を密閉位置に移動させるので、弁板のシール部材とゲート開口の弁シートとを均一な接触圧で当接させることができない。そのため、ゲート開口を密閉するにあたっては、シール部材全体が弁シートに確実に押し当てられる特定の密閉位置に弁板が至るまで、前記弁シャフトを傾動させるのが通常である。

その一方で、後者の垂直移動タイプのゲートバルブにおいては、弁板を弁シートに対して垂直に移動させるので、弁板の密閉位置でシール部材と弁シートとを均一な接触圧で当接させることができる。そのため、真空処理時やメンテナンス時などのチャンバの使用状態に応じて、弁板のシール部材とゲート開口の弁シートとの接触圧すなわち前記シール部材の圧縮量を好適に調節することにより、前記エアシリンダを駆動するのに必要とされる圧縮空気の消費量を抑制したり、シール部材を必要以上に圧縮することによる発塵やシール部材の劣化等を抑制したりすることが可能である。

ところで、これら両タイプのゲートバルブにおいて、前記密閉位置における前記弁板の位置保持は、通常、前記エアシリンダ内の圧力を一定に保持することにより行われる。そのため、前記弁板が前記密閉位置に在る時に、前記エアシリンダ内の圧力が何らかの事情によって失われた場合、前記ゲート開口の適切な密閉状態を維持できなくなる虞がある。

そこで、前記傾動タイプのゲートバルブにおいては、ピストンピンの先端を、前記弁板を移動させるシリンダ装置のピストンの外周に設けられた溝に係合させたり、ロックピンをロック用プレートに開設されたロック用穴に嵌合させたりすることにより、弁板を特定の密閉位置でロックするロック機構が設けられている。

特許第３３４９９６２号公報 特開平１０−２２７３６５号公報 特開２０１３−９６５５７号公報

ところが、このように傾動タイプのゲートバルブに設けられたロック機構は、特定の位置に設けられたロック用の溝や穴に対しピンを嵌合させることにより、弁板を特定の密閉位置のみでロックできるように構成されているため、前記垂直移動タイプのゲートバルブにおいて、上述のように、チャンバの使用状態に応じて密閉位置におけるシール部材の圧縮量を所定範囲で調節可能とした場合、そのような調節に伴うシール部材の圧縮量の変更には対応することができないという問題がある。

そこで、本発明の技術的課題は、弁板をゲート開口の弁シートに対し垂直移動させることにより、該ゲート開口を密閉するように構成されたゲートバルブにおいて、弁板をゲート開口の密閉位置でロックするためのロック機構を、前記シール部材の圧縮量の調節にも対応可能なものとすることにある。

上記課題を解決するため、本発明に係るゲートバルブは、ゲート開口の弁シートに接離させる弾性材から成るシール部材を有する弁板；駆動ロッドを有するエアシリンダ；該弁板が先端側に取り付けられた弁シャフト；駆動ロッドに固定された第１ブロックと、前記弁シャフトの基端側に固定された第２ブロックと、該第２ブロックを前記第１ブロックに対し相対的に可動に連結する連結部材とを有し、前記駆動ロッドの往復動に伴って、前記弁板を、前記ゲート開口を気密に閉塞する密閉位置と前記ゲート開口を全開する全開位置との間で、前記ゲート開口と離間して対向する中間位置を通じて往復移動させる弁移動機構；を備えていて、前記弁移動機構が、前記第２ブロックを前記第１ブロックに対して相対運動させることにより、弁板を前記密閉位置と前記中間位置との間で前記弁シートに対して垂直に往復移動させると共に、前記密閉位置における前記シール部材の圧縮量を所定範囲内で調節可能とする垂直移動機構と、前記第２ブロックを前記第１ブロックと一体運動させることにより、弁板を前記中間位置と前記全開位置との間で前記弁シートに対して平行に往復移動させる平行移動機構とを有しているゲートバルブであって、前記ゲートバルブは、前記密閉位置において、前記シール部材を前記弁シートに対し調節された圧縮量で押し当てた状態で、前記弁板をロックするための第１ロック機構を備えていて、該第１ロック機構は、前記エアシリンダに対して固定的で前記第１ブロックと対向する対向壁に進退可能に設けられ、先端部に係止片を有する第１ロックピストンと、前記係止片を係合させるために前記第１ブロックに設けられた係合領域とを有し、該係合領域は、少なくとも、前記シール部材に対し前記所定範囲の圧縮量を付与するのに必要とされる前記第１ブロックの移動範囲に延設されていて、複数の係止溝を前記第１ブロックの往復動方向に連続的に並設することにより形成されており、前記弁板が前記密閉位置に在る間、前記第１ロックピストンを進出させて、前記係合領域における前記シール部材の調節された圧縮量に対応する位置に、前記係止片を係合させるように構成されている、ことを特徴とする。

本発明に係るゲートバルブにおいて、前記係止溝は、前記駆動ロッドに固定された第１ブロックの移動を阻止する方向を向いた第１当接面と、該第１当接面に対して傾斜する第１傾斜面とにより、前記対向壁に向かって拡開するように形成され、前記係止片は、前記第１当接面と逆方向を向いた第２当接面と、前記第１傾斜面と逆方向を向いた第２傾斜面とにより、先端に向かって幅狭になるように形成されており、前記係止溝の第１当接面が前記係止片の第２当接面に当接することにより、該係止溝に前記係止片が係合されて、前記弁板がロックされるように構成されている。
そうすることにより、前記第１ロックピストンが前記係合領域に対して進出した際に、前記係止溝の第１当接面に対し前記係止片の第２当接面をスムーズに当接させることができる。

また、さらに好ましくは、前記係止溝における第１当接面と第１傾斜面とが成す角度よりも、前記係止片における第２当接面と第２傾斜面とが成す角度の方が小さく形成されている。
そうすることにより、前記係止溝の第１当接面に対し前記係止片の第２当接面をよりスムーズに当接させることができるばかりでなく、係止片の先端部分が係止溝に直接当接して磨耗したり変形したりするのを防止することもできる。

さらに、本発明に係るゲートバルブにおいて、前記エアシリンダは、前記駆動ロッドが固定された駆動ピストンを挟んだ両側に、弁板を前記全開位置から密閉位置へと駆動する第１圧力室と、弁板を前記密閉位置から全開位置へと駆動する第２圧力室とをそれぞれ有しており、前記第１ロックピストンのヘッド側には該ロックピストンを進出方向に付勢する付勢バネが設けられ、そのロッド側には該ロックピストンを後退させるロック解除用圧力室が形成されていて、該ロック解除用圧力室は、前記第２圧力室に対し圧縮空気を給排する給排気ポートにロックエア流路を通じて接続されており、該ロックエア流路に、排気を絞る絞り部及び／又はアキュムレータが接続されていることが望ましい。
そうすることにより、前記付勢バネにより第１ロックピストンを進出させるタイミングの適正化を図ることができる。

本発明の具体的な一実施形態においては、前記ゲートバルブは、前記全開位置において弁板をロックするための第２ロック機構を備え、該第２ロック機構は、前記対向壁に、前記第１ブロック側に向けて進退可能に設けられた第２ロックピストンを備え、前記弁板が前記全開位置に在る間、前記第２ロックピストンを進出させて、前記第２ロックピストンの先端部を前記第１ブロックにおける弁板側を向く端面上に進出させるように構成されている。
そうすることにより、弁板を前記密閉位置ばかりでなく、前記全開位置においてもロックすることが可能となる。

また、本発明の具体的な一実施形態においては、前記対向壁が、前記第１ブロックの左側面及び右側面にそれぞれ対向させて設けられ、前記第１ブロックが、前記駆動ロッドに固定されたロッドアームと、該ロッドアームに固定されて前記第２ブロックと前記各対向壁との間に配された一対のカムフレームとを備え、前記第２ブロックが、前記弁シャフトの基端側に固定されたレバー部材を備え、前記レバー部材が、弾性体から成る前記連結部材によって前記ロッドアームに対し連結されており、前記垂直移動機構が、前記一対のカムフレームにそれぞれ設けられた複数のカム溝と、これらカム溝にそれぞれ嵌合させるために、前記レバー部材の左側面と右側面とにそれぞれ取り付けられた複数のカムローラとを備え、前記カム溝が、前記弁板を前記密閉位置と中間位置との間で往復移動させるために、前記弁シート側に傾斜させて設けられた移動領域と、前記シール部材の圧縮量を前記所定範囲で調節可能とするために、該移動領域に連設された調節領域とにより形成されており、前記平行移動機構が、前記一対のカムフレームに、前記弁シートと平行に延設されたガイド溝と、前記ガイド溝に嵌合させるために、前記一対の対向壁にそれぞれ取り付けられたガイドローラとを備え、さらに、前記弁移動機構は、前記平行移動機構により弁板が前記全開位置から中間位置へと到達した時に、該平行移動機構による弁板の前記弁シート対する平行移動を阻止すると同時に、前記垂直移動機構による該弁板の前記弁シートに対する垂直移動を許容するストッパ機構を有している。

このとき、好ましくは、前記ガイド溝の底面上に前記係合領域が形成されており、より好ましくは、前記対向壁には、前記第１及び第２ロックピストンの軸部をそれぞれ摺動自在に挿通させて支持するロックベースが取り付けられていて、該ロックベースが前記ガイド溝内に配されている。

以上のように、本発明によれば、弁板をゲート開口の弁シートに対し垂直移動させることにより、該ゲート開口の密閉位置で弁板のシール部材を前記弁シートに対し当接させるように構成されたゲートバルブにおいて、その密閉位置における前記シール部材の圧縮量（すなわち、前記シール部材と前記弁シートとの接触圧）を所定範囲内で調節可能とすると共に、その調節された圧縮量でシール部材を弁シートに対し当接させた状態で、前記弁板をロックすることが可能となる。
そのため、たとえ前記弁板がゲート開口の密閉位置に在る状態において、該弁板を駆動するエアシリンダ内の圧力が何らかの事情によって失われたとしても、前記シール部材の調節された圧縮量が維持されて、チャンバの使用状態に応じたゲート開口の適切な密閉状態を維持することが可能となる。

本発明に係るゲートバルブにおいて、弁板がゲート開口の全開位置Ｐ１に在る状態を示す要部断面図である。 図１におけるゲート開口と弁板との位置関係を示す要部拡大断面図である。 （ａ）カムフレームの平面図である。（ｂ）図１におけるカムフレームの状態を示す右側面図である。 本発明に係るゲートバルブにおいて、弁板がゲート開口の中間位置Ｐ２に在る状態を示す要部断面図である。 図４におけるゲート開口と弁板との位置関係を示す要部拡大断面図である。 図４におけるカムフレームの状態を示す右側面図である。 本発明に係るゲートバルブにおいて、弁板がゲート開口の密閉位置Ｐ３に在る状態のうち、シール部材の圧縮量が最小に調節された状態Ｐ３ａを示す要部断面図である。 図７におけるゲート開口と弁板との位置関係を示す要部拡大断面図である。 図７におけるカムフレームの状態を示す右側面図である。 本発明に係るゲートバルブにおいて、弁板がゲート開口の密閉位置Ｐ３に在る状態のうち、シール部材の圧縮量が最大に調節された状態Ｐ３ｂを示す要部断面図である。 図１０におけるゲート開口と弁板との位置関係を示す要部拡大断面図である。 図１０におけるカムフレームの状態を示す右側面図である。 （ａ）第１ロックピストン及び第２ロックピストンの構造を示す要部拡大断面図である。（ｂ）第１ロックピストン及び第２ロックピストンの先端面を示す要部拡大図である。 第１ロック機構において、係止溝に第１ロックピストンの係止片を係合させることにより、弁板を密閉状態Ｐ３でロックした状態を示す要部拡大図である。 第２ロック機構において、第２ロックピストンをカムフレームに対して進出させることにより、弁板を全開状態Ｐ１でロックした状態を示す要部拡大図である。 （ａ）エアシリンダ内に形成されたロックエア流路を示す縦断面図である。（ｂ）エアシリンダ内に形成されたロックエア流路を示す横断面図である。

図１及び図２に示すように、本発明に係るゲートバルブ１は、図示しない真空処理チャンバに連通させるためのゲート開口２を有する中空の弁箱３と、該弁箱３内に収容された弁板４と、先端側に前記弁板４が固定的に取り付けられた円柱状の弁シャフト５と、駆動ロッド２１を有するエアシリンダ２０と、前記駆動ロッド２１の先端部に固定された第１ブロック３０と、前記弁シャフト５の基端側に固定されると共に、前記第１ブロック３０に対し弾性体から成る連結部材６により相対的に可動に連結された第２ブロック４０とから構成されている。
そして、後に詳述するように、該ゲートバルブ１は、前記弁板４を、前記ゲート開口２を密閉する密閉位置Ｐ３（図７〜図１１参照）と該ゲート開口２を全開にする全開位置Ｐ１（図１及び図２参照）との間で、該ゲート開口２と離間して対向する中間位置Ｐ２（図４及び図５参照）を通じて往復移動させる弁移動機構と、前記密閉位置Ｐ３において前記弁板４をロックする第１ロック機構５０と、前記全開位置Ｐ１において前記弁板４をロックする第２ロック機構６０とをさらに備えている。

前記弁板４は左右方向に長い略矩形のプレート状に形成され、その一方の面により形成される略平坦なシール面４ａの外周部には環状のシール溝４ｂが形成されていて、該シール溝内４ｂ内に、Ｏリング等の弾性材から成る環状のシール部材９が、その一部を前記シール面４ａ上に突出させて装着されている。
一方、前記弁箱３は互いに対向する側壁３ａ，３ｂを有していて、その一方の側壁３ａに前記ゲート開口２が開設され、他方の側壁３ｂにおける前記ゲート開口２と同じ高さ位置に、該ゲート開口２と略同形同大の背面側開口２ａが開設されている。前記ゲート開口２は、前記弁板４と同様に左右方向に長い略矩形で、該弁板４よりも少し小さく形成されている。そして、前記側壁２ａの内面における前記ゲート開口２の外周部には、該ゲート開口２を取り囲むように、平坦面から成る環状の弁シート８が設けられており、前記弁板４の移動に伴ってシール部材９を該弁シート８に対し接離させることにより、該ゲート開口２を開閉することができるようになっている。

前記弁箱３における前記側壁３ａ，３ｂと略垂直を成す底面には、ボンネット１０が気密に固定されている。該ボンネット１０には貫通穴１０ａが設けられており、前記弁シャフト５がその軸線Ｌ１方向及びそれと垂直方向（すなわち、前記弁シート８の面に対して垂直方向）に移動可能に挿通されている。
前記弁シャフト５は、前記貫通穴１０ａよりも弁箱３の外側において、該弁シャフト５の軸線Ｌ１方向への移動に伴って伸縮する筒状のベローズ１１により覆われている。該ベローズ１１の一端は、前記貫通穴１０ａを取り囲むようにボンネット１０の外面１０ｂに対し気密に固定されており、他端は、上記第２ブロック４０（すなわち、後述するレバー部材４１）に対し気密に固定されている。

前記エアシリンダ２０，２０は、前記弁シャフト５を挟んで向かい合う位置にそれぞれ設けられている。これらエアシリンダ２０は、前記第１ブロック３０のうち後述する一対のカムフレーム３２，３２に対向させて前記ボンネット１０の外面１０ｂに垂直に固定された中空のシリンダハウジング２２と、該ボンネット１０と垂直を成した（すなわち、前記弁シート８の面と平行を成した）軸線Ｌ２を有する前記駆動ロッド２１と、前記シリンダハウジング２２内において前記軸線Ｌ２方向に往復動可能に設けられ、前記駆動ロッド２１の基端部が固定された駆動ピストン２３とをそれぞれ有している。

なお、本実施形態では、前記シリンダハウジング２２における前記第１ブロック３０のカムフレーム３２と対向する側壁が、後述するガイドローラ２７ａ，２７ｂを取り付けるための対向壁（ローラフレーム）２６を兼ねている。従って、以下の説明においては、シリンダハウジング２２における前記ガイドローラ２７ａ，２７ｂが取り付けられている側壁を「ローラフレーム２６」と呼ぶ。ただし、このローラフレーム２６は、前記エアシリンダ２０のシリンダハウジング２２と固定的な関係にありさえすれば良く、例えば、前記シリンダハウジング２２と別体に形成することもできる。

前記シリンダハウジング２２の内部には、駆動ピストン２３を挟んだ両側に、ロッド側の第１圧力室２４ａとヘッド側の第２圧力室２４ｂとがそれぞれ設けられている。そして、該シリンダハウジング２２のロッド側の端部には、前記駆動ロッド２１を気密かつ摺動自在に支持すると共に、前記駆動ピストン２３を駆動ロッド２１の進出端において当接させるカラー部材２４ｄが気密に嵌合されている。その一方で、該シリンダハウジング２２のヘッド側の端部には、前記駆動ピストン２３を駆動ロッド２１の後退端で当接させる当接部２４ｃが設けられている。

また、前記シリンダハウジング２２の外周には、前記第１圧力室２４ａに対し圧縮空気を給排するための第１ポート２５ａと、前記第２圧力室２４ｂに対し圧縮空気を給排するための第２ポート２５ｂとが設けられており、これら第１及びポート２５ａ、２５ｂは、前記シリンダハウジング２２や前記カラー部材２４ｄに設けられた給排気流路を通じて、前記第１及び第２圧力室２４ａ，２４ｂに対しそれぞれ接続されている。

本実施形態において、前記第１ブロック３０は、駆動ロッド２１，２１の先端部に両端を固定したロッドアーム３１と、該ロッドアーム３１に前記駆動ロッド２１の軸線Ｌ２と平行に固定されて、前記第２ブロック４０と前記ローラフレーム２６との間に配された左右一対の板状のカムフレーム３２，３２とを有している。前記ロッドアーム３１は左右に長い板状に形成されており、前記第２ブロック４０挟んで前記ボンネット１０と逆側に配されていて、該ボンネット１０と平行に延びている。また、前記ロッドアーム３１の前記第２ブロック４０と対向する面には凹状のばね座３１ａが形成され、該ばね座３１ａと第２ブロック４０との間に、前記連結部材としての圧縮バネ６が介設されている。

その一方で、本実施形態において、前記第２ブロック４０は、前記弁シャフト５の基端部５ｂに固定されたレバー部材４１より構成されている。該レバー部材４１は略Ｈ形のブロック状に形成されたもので、前記ボンネット１０を臨む端面の中央に形成された第１凹部４１ａ、該第１凹部４１ａの左右両側に形成され該第１凹部４１ａの側壁を形成する一対の第１肩部４１ｃ、前記軸線Ｌ１方向において前記ボンネット１０と逆側の端面の中央に形成された前記第２凹部４１ｂ、及び該第２凹部４１ｂを挟んだ左右両側に形成され該第２凹部４１ｂの側壁を形成する一対の第２肩部４１ｄを有している。そして、前記第１凹部４１ａと第２凹部４１ｂとの間を前記弁シャフト５が貫通して該レバー部材４１に固定されており、さらに、該第１凹部４１ａには、前記ボンネット１０に一端を固定したベローズ１１の他端が固定されている。一方、前記第２凹部４１ｂには、前記ロッドアーム３１のばね座３１ａに一端が固定された圧縮バネ６の他端が固定されている。

このように、前記第１ブロック３０のロッドアーム３１と前記第２ブロック４０すなわちレバー部材４１との間を圧縮バネ６で連結することにより、第２ブロック４０を第１ブロック４０に対して、圧縮バネ６の伸縮方向（弁シャフト５の軸線Ｌ１方向であって前記弁シート８の面と平行を成す方向）と、それと垂直を成す方向（前記弁シート８の面と垂直を成す方向）に相対的に移動させることができるようになっている。

次に、前記弁移動機構について具体的に説明する。
前記各カムフレーム３２は、図１及び図３に示すように、前記ローラフレーム２６と対向する側の面に凹設され、平坦な底壁３３ｃを有するガイド溝３３と、該カムフレーム３２を、前記ローラフレーム２６と対向する側の面と前記第２ブロック４０と対向する側の面との間で貫通する第１カム溝３４ａ及び第２カム溝３４ｂとを備えている。ただし、これらカム溝３４ａ，３４ｂは、必ずしも本実施形態のようにカムフレーム３２を貫通している必要性はなく、前記第２ブロック４０側に開く有底の凹溝であっても良い。

前記ガイド溝３３は、幅広に形成された直線状の幅広部３３ａと、それよりも幅狭に形成された同じく直線状の幅狭部３３ｂとから成り、幅広部３３ａが前記ボンネット１０寄りの位置に、幅狭部３３ｂが前記ロッドアーム３１寄りの位置に配されて互いに同軸に連結されている。また、該ガイド溝３３は前記駆動ロッド２１の軸線Ｌ２に対して平行に形成されており、ボンネット１０側の端部が該ボンネット１０に向かって開口している。

前記ローラフレーム２６における前記ガイド溝３３に対応する位置には、該ガイド溝３３に対して摺動自在に嵌合させるための第１及び第２ガイドローラ２７ａ，２７ｂが設けられている。このとき、前記第１ガイドローラ２７ａが前記ボンネット１０寄りの位置に、前記第２ガイドローラ２７ｂが前記ロッドアーム３１寄りの位置にそれぞれ配置されている。そして、第１ガイドローラ２７ａを前記幅広部３３ａに嵌合させ、該第１ガイドローラよりも小径の第２ガイドローラ２７ｂを前記幅狭部３３ｂに嵌合させることにより、前記カムフレーム３２が前記弁シート８の面に対して平行にガイドされる。なお、ガイド時のがたつきを抑制するため、第１ガイドローラ２７ａの径と前記幅広部３３ａの溝幅とは略等しく、第２ガイドローラ２７ｂの径と前記幅狭部３３ｂの溝幅とは略等しく形成されていることが望ましい。

そして、これらガイド溝３３並びに第１及び第２ガイドローラ２７ａ，２７ｂが、前記弁移動機構のうち、弁板４を図１及び図２に示す全開位置Ｐ１と図４及び５に示す中間位置Ｐ２との間で移動させる平行移動機構を構成している。この平行移動機構においては、前記第１ブロックと第２ブロックとが相対運動することなく一体を成して前記弁シャフトの軸線Ｌ１方向に移動することにより、前記弁板４を、そのシール面４ａに装着されたシール部材９を弁箱３の内面に接触させることなく、前記弁シート８の面に対し平行に移動させることができるようになっている。

一方、前記第１及び第２カム溝３４ａ，３４ｂは、前記第２ブロック４０（レバー部材４１）に設けられた第１及び第２カムローラ４２ａ，４２ｂをそれぞれ嵌合させるためのものである。前記各カムフレーム３２においては、前記第１カム溝３４ａは前記ボンネット１０寄りの位置に、前記第２カム溝３４ｂは前記ロッドアーム３１寄りの位置にそれぞれ開設されており、また、前記第２ブロック４０の左右側面においては、これらカム溝３４ａ，３４ｂに対応する位置に前記各カムローラ４２ａ，４２ｂがそれぞれ取り付けられている。そして、これら第１及び第２カム溝３４ａ，３４ｂは、前記第１及び第２カムローラ４２ａ，４２ｂと共に、前記弁移動機構のうち、弁板４を図４及び図５に示す前記中間位置Ｐ２と図７及び図８並びに図１０及び図１１に示す密閉位置Ｐ３との間で移動させる垂直移動機構を構成している。

この垂直移動機構により、前記弁板４を前記弁シート８の面に対して垂直に移動させて該弁シート８に前記シール部材９を押し当てることで、前記ゲート開口２を気密に密閉したり、該弁シート８からシール部材９を離間させて弁板４を前記中間位置Ｐ２へと戻したりすることができる。また、この垂直移動機構によれば、シール部材９と弁シート８とを均一な接触圧で当接させることが可能となるばかりでなく、該シール部材９が弁シート８の面上を摺動することによる塵の発生や、シール部材９の劣化や捩じれ等によるシール不良の発生などを防止することができる。

ところで、ゲートバルブにおいては、接続されたチャンバの使用状態（真空処理時やメンテナンス時など）によって、前記密閉位置Ｐ３における前記シール部材９と弁シート８との好適な接触圧、すなわちシール部材９の好適な圧縮量が異なる。そこで、本発明に係るゲートバルブ１では、前記垂直移動機構により、前記密閉位置Ｐ３においてシール部材９の圧縮量が調節可能となっている。

そこで、以下にこの垂直移動機構についてより具体的に説明する。
前記第１カム溝３４ａは、その全体において、前記ボンネット１０側からロッドアーム３１側に向かうにしたがって徐々に前記弁シート８の面に近接する方向に傾斜しており、ボンネット１０側の端部が該ボンネット１０に向かって開口している。このとき、該カム溝２４ａは、前記ボンネット１０側端の第１位置Ｃ１、中間の第２位置Ｃ２及びロッドアーム３１側端の第３位置Ｃ３を有している。

そして、弁板４が前記全開位置Ｐ１（図１及び図２参照）及び前記中間位置Ｐ２（図４及び図５参照）に在る時には、前記第１カムローラ４２ａが前記第１位置Ｃ１（図３及び図６参照）に配置されている。また、弁板４が前記密閉位置Ｐ３のうちシール部材９の圧縮量が最小となる第１密閉位置Ｐ３ａ（図７及び図８参照）に在る時には、該カムローラ４２ａが第２位置Ｃ２（図９参照）に配置されている。さらに、弁板４が前記密閉位置Ｐ３のうちシール部材９の圧縮量が最大となる第２密閉位置Ｐ３ｂ（図１０及び図１１参照）に在る時には、該カムローラ４２ａが第３位置Ｃ３（図１２参照）に配置されている。

一方、前記第２カム溝３４ｂは、前記第１カム溝３４ａと平行を成したボンネット１０側の領域と、前記ボンネット１０側からロッドアーム３１側に向かうにしたがって徐々に前記弁シート８の面から離間する方向に傾斜したロッドアーム３１側の領域とを有しており、これら２つの領域が互いに連結されて前記弁シート８の面側に凸の屈折形状を成している。そして、この第２カム溝３４ｂも、前記第１カム溝３４ａと同様に、第１位置Ｃ１、第２位置Ｃ２及び第３位置Ｃ３を有しており、前記第２カムローラ４２ｂが、前記第１カム溝３４ｂにおける前記第１カムローラ４２ａと同じタイミングで、これら第１〜第３位置Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３に配置される。なお、この第２カム溝３４ｂにおける第２位置Ｃ２は、前記２つの傾斜領域の連結位置であって前記弁シート８の面に最も近接した屈折位置に在る。

すなわち、これら第１及び第２カム溝３４ａ，３４ｂにおける第１位置Ｃ１から第２位置Ｃ２までの領域は、前記弁板４を中間位置Ｐ２と密閉位置Ｐ３との間で移動させるための移動領域を成しており、第２位置Ｃ２から第３位置Ｃ３までの領域は、密閉位置Ｐ１における前記シール部材９の圧縮量を所定範囲で調節可能とするための調節領域を成している。
ここで、前記第２カム溝３４ｂの調節領域（Ｃ２−Ｃ３）が第１カム溝３４ａの調節領域（Ｃ２−Ｃ３）とは逆方向に傾斜しているのは、シール部材９と弁シート８との接触圧の増加に伴う弁シャフト５の撓みを考慮したもので、弁板４のシール部材９とゲート開口２の弁シート８とを全周において均一な接触圧で当接させて、該シール部材９の圧縮量を均一にするためである。

このように、前記ゲートバルブ１においては、チャンバの使用状態等の各種事情に応じて、上記調節領域（Ｃ２−Ｃ３）内で弁板４の密閉位置を変位させることにより、シール部材９の圧縮量を所定範囲内で調節することができるようになっている。このとき、例えば真空処理時においては、チャンバ内が真空状態であり、シール部材９と弁シート８との接触圧が小さくても十分な密閉状態を維持することができるため、前記各カムローラ４２ａ，４２ｂは前記各カム溝３４ａ，３４ｂの第２位置Ｃ２に位置決めされる。また、メンテナンス時には、チャンバ内が大気圧であり、十分な密閉状態を維持するにはシール部材９と弁シートとの接触圧を大きくする必要性があるため、前記各カムローラ４２ａ，４２ｂは前記各カム溝３４ａ，３４ｂの第３位置Ｃ３に位置決めされる。

さらに、前記弁移動機構は、前記平行移動機構及び垂直移動機構に加えて、これら平行移動機構と垂直移動機構とを相互に切り換えるためのストッパ機構７０を備えている。このストッパ機構７０は、前記一対のレバー部材４１の第１肩部４１ｃにおける前記ボンネット１０と対向する面にそれぞれ設けられた停止ローラ７１と、前記ボンネット１０の外面１０ｂにおける該停止ローラ７１と対向する位置にそれぞれ設けられた停止部７２とを有している。
このとき、前記停止ローラ７１は、前記第１肩部４１ｃ上において、前記弁シャフト５の軸線Ｌ１と垂直方向すなわち弁シート８の面と垂直方向に回転可能に支持されている。また、前記停止部７２は、前記停止ローラ７１を当接させて、前記レバー部材４１がさらに前記軸線Ｌ１に沿って前記弁シャフト５の先端方向へ移動するのを阻止すると同時に、該停止ローラ７１が前記弁シート８の面と垂直方向へ転動して、前記レバー部材４１が同方向へ移動するのを許容する。

次に、前記ゲートバルブ１の基本的な動作について具体的に説明する。
まず、エアシリンダ２０の第２ポート２５ｂから圧縮空気を第２圧力室２４ｂに供給すると共に、第１ポート２５ａから第１圧力室２４ａの圧縮空気を排気することにより、駆動ピストン２３をロッド側の端部まで移動させてカラー部材に当接させると、図１及び図２に示すように、シリンダハウジング２２内からの駆動ロッド２１が進出して、第１ブロック３０（ロッドアーム３１及びカムフレーム３２）と第２ブロック４０（レバー部材４１）とが弁箱３やボンネット１０から最も離間した位置に移動する。それに伴って、弁板４はゲート開口２から弁シャフト５の軸線Ｌ１方向に完全に退避した全開位置Ｐ１に移動され、ゲート開口２と背面側開口２ａとの間に通路が形成される。その結果、この通路を通じてチャンバ内に対しワークを出し入れすることができる。

このとき、図３に示すように、前記カムフレーム３２のガイド溝３３には、第２ガイドローラ２７ｂのみが嵌合しており、他方の第１ガイドローラ２７ａは未だ嵌合していない。また、前記第１及び第２カム溝３４ａ,３４ｂにおいては、それらの第１位置Ｃ１に第１及び第２カムローラ４２ａ，４２ｂがそれぞれ配置されている。

次に、図４に示すように、エアシリンダ２０の第１ポート２５ａから圧縮空気を第１圧力室２４ａに供給すると共に、第２ポート２５ｂから第２圧力室２４ｂの圧縮空気を排気することにより、前記駆動ピストン２３をヘッド方向に移動させて、駆動ロッド２１をその軸線Ｌ２に沿ってリンダハウジング２２内へと後退させる。すると同時に、ロッドアーム３１及びカムフレーム３２とレバー部材４１とが、圧縮バネ６の変形（伸縮や屈曲等）による相対移動を伴うことなく一体となって、駆動ロッド２１の移動方向と同方向（弁シャフト５の軸線Ｌ１方向）に移動する。

それに伴って、弁板４は弁シャフト５の軸線Ｌ１に沿ってゲート開口２方向へと移動する。その間、弁板４は弁シート８の面に対して平行移動する。そして、図４及び図５に示すように、レバー部材４１の停止ローラ７１がボンネット１０の外面１０ｂの停止部７２に当接して該レバー部材４１の軸線Ｌ１方向への移動が阻止されると、図５に示すように、弁板４がゲート開口２と離間して対向する（すなわち、シール部材９が弁シート８と離間して対向する）中間位置Ｐ２に達し、該弁板４の弁シート８の面に対する平行移動が停止される。

なお、このとき、図６に示すように、前記カムフレーム３２のガイド溝３３には、第１ガイドローラ２７ａと第２ガイドローラ２７ｂとの双方が嵌合している。また、依然として、該第１及び第２カム溝３４ａ，３４ｂの第１位置Ｃ１に第１及び第２カムローラ４２ｂがそれぞれ配置されている。

続いて、図７に示すように、さらにエアシリンダ２０の第１圧力室２４ａに圧縮空気を供給することにより、前記駆動ピストン２３をヘッド方向に移動させて、さらに駆動ロッド２１を後退させる。すると、上述のように、レバー部材４１から成る第２ブロック４０は、上記ストッパ機構７０（停止ローラ７１及び停止部７２）により軸線Ｌ１方向への移動が既に阻止されているため、ロッドアーム３１及びカムフレーム３２から成る第１ブロック３０のみが、前記圧縮バネ６を圧縮しながら軸線Ｌ１方向に移動する。それに伴って、前記レバー部材４１は、前記垂直移動機構により、前記弁シート８側に向かって軸線Ｌ１に対して垂直方向へ移動する。

その結果、前記弁板４が、前記中間位置Ｐ２から、図８に示すように、前記密閉位置Ｐ３のうち最小の接触圧（圧縮量）をもってシール部材９を弁シート８に対し当接させる第１密閉位置Ｐ３ａに達する。そして、チャンバでの通常の真空処理においては、この位置が密閉位置として使用される。

なお、図９に示すように、弁板４がこの第１密閉位置Ｐ３ａに在るときにも、前記カムフレーム３２のガイド溝３３には、第１ガイドローラ２７ａと第２ガイドローラ２７ｂとの双方が嵌合している。また、第１及び第２カムローラ４２ａ，４２ｂは、前記第１位置Ｃ１からカム溝３４ａ，３４ｂの傾斜に沿って移動し第２位置Ｃ２にそれぞれ配置されている。

そして、図１０に示すように、さらに前記第１圧力室２４ａの圧力を高めて前記駆動ピストンをヘッド側端の前記当接部２４ｃに当接するまで移動させ、前記駆動ロッド２１をさらに後退させると、ロッドアーム３１及びカムフレーム３２が前記圧縮バネ６をさらに圧縮しながら軸線Ｌ１方向に移動し、前記垂直移動機構により、前記弁板４のシール部材９が弁シート８の面に対してさらに垂直に押し当てられて圧縮される。
その結果、該弁板４が、図１１に示すように、前記密閉位置Ｐ３のうち最大の接触圧（圧縮量）をもってシール部材９を弁シート８に対し当接させる第２密閉位置Ｐ３ｂに達する。この密閉位置は、特にチャンバのメンテナンス時などに使用される。ここで、前記シール部材９の圧縮量は、必要に応じて前記第１圧力室２４ａの圧力を調節することにより、前記第１密閉位置Ｐ３ａと第２密閉位置Ｐ３ｂとの中間位置において適宜定めることも可能である。

なお、図１２に示すように、弁板４がこの第２密閉位置Ｐ３ｂにあるときにも、前記カムフレーム３２のガイド溝３３には、第１ガイドローラ２７ａと第２ガイドローラ２７ｂとの双方が嵌合している。また、第１及び第２カムローラ４２ａ，４２ｂは、前記第２位置Ｃ２からカム溝３４ａ，３４ｂの傾斜に沿って移動し第３位置Ｃ３にそれぞれ配置されている。
このとき、上述したように、前記第２カム溝３４ｂの第２位置Ｃ２と第３位置Ｃ３との間における弁シャフト５の撓みを考慮した傾斜により、弁板４が弁シート８の面に対し常に垂直に押し当てられるようになっているため、第１密閉位置Ｐ３ａと第２密閉位置Ｐ３ｂとの間の密閉位置Ｐ３全体において、シール部材９の圧縮量をその全周に亘って均一にすることが可能となる。

ところで、このようなゲートバルブ１において、前記密閉位置Ｐ３や全開位置Ｐ１における前記弁板４の位置保持は、通常、前記エアシリンダ２０内の各圧力室２４ａ，２４ｂの圧力をそれぞれ一定に保持することにより行われる。そのため、前記弁板４が前記密閉位置Ｐ３や全開位置Ｐ１に在る時に、前記エアシリンダ２０内の各圧力室２４ａ，２４ｂの圧力が何らかの事情によって失われた場合、前記ゲート開口２の適切な密閉状態や開口状態を維持できなくなる虞がある。そのため、本発明のゲートバルブ１には、前記弁板４を密閉位置Ｐ３でロックするための第１ロック機構５０と、全開位置Ｐ１でロックするための第２ロック機構６０とが設けられている。

そこでまず、図１３から図１６に基づき前記第１ロック機構５０について具体的に説明する。
該第１ロック機構５０は、前記弁板４が前記密閉位置Ｐ３（前記第１密閉位置Ｐ３ａと第２密閉位置Ｐ３ｂとの間において調節された位置）に在ってゲート開口２を気密に密閉している間、前記第１ブロック３０を前記シリンダハウジング２２に対して係合させることにより、弁板４を当該密閉位置Ｐ３でロックするためのものである。
そして、該第１ロック機構５０は、前記ローラフレーム２６に前記カムフレーム３２に対して進退可能に設けられ、先端部に係止片５２を有する第１ロックピストン５１と、前記ロック時に該第１ロックピストン５１の係止片５２を係合させるために前記カムフレーム３２に設けられた係合領域５３とを有している。

前記第１ロックピストン５１は、その軸線Ｌ３に沿って基端側から先端側に向けて、中空のピストン本体部５４と、該ロックピストン５１の軸線Ｌ３廻りの回転を防止すると同時に軸線Ｌ３方向への移動をガイドするためのガイド部５５と、円柱状の軸部５６と、該軸部５６の先端面に設けられた上記係止片５２とを順次有していて、それらを一体成型したものである。また、該ロックピストン５１の基端側（ヘッド側）の端面には、円柱状にくり抜かれた有底のバネ用凹部５７が形成されていて、該バネ用凹部５７内に該ロックピストン５１を軸線Ｌ３に沿って先端に向けて付勢するための付勢バネ５８が収容されている。

上記ピストン本体部５４は、第１ロックピストン５１において最も大きな径を有していて、その外周にＯリング５４ａが装着されており、前記ローラフレーム２６に円柱状に凹設された有底のピストン嵌合穴５９内に摺動可能に嵌合されている。そして、互いに対向する該ピストン嵌合穴５９の底と前記ロックピストン５１のバネ用凹部５７の底との間に縮設された前記付勢バネ５８によって、前記ロックピストン５１が進出方向（ロッド方向）に付勢されている。

ここで、前記ピストン嵌合穴５９の開口部は、前記第１ロックピストン５１の軸部５６を挿通させるための軸挿入孔８１が貫設されて、前記対向壁としてのローラフレーム２６に固定されたロックベース８０により閉塞されている。該軸挿入孔８１は、前記軸部５６よりも少し大きな径を有していて、前記ピストン嵌合穴５９寄りの内周面にＯリング８１ａが装着されており、前記軸部５６を軸線Ｌ３方向に摺動自在かつ気密に支持している。また、該ロックベース８０は、前記軸挿入孔８１におけるロックピストン５１のヘッド側を向く開口部に環状の鍔部８２を有している。該鍔部８２は、その外周を前記ピストン嵌合穴５９の開口部に対して気密に嵌合させると同時に、その内周に該ロックピストン５１のガイド部５５が摺動可能に嵌合されている。なお、前記ロックベース８０は、略直方体に形成されていて、前記ガイド溝３３の幅狭部３３ｂよりも小さい幅を有しており、該ガイド溝３３内に摺動自在に配されている。

前記ガイド部５５は、図１３に示すように、前記ピストン本体部５４よりも小径で前記軸部５６よりも大径である円柱の外周を、互いに平行を成す２つの平坦面５５ａ，５５ｂで軸線Ｌ３方向に切除した形状を有しており、前記鍔部８２の内周面もこのガイド部５５の断面に倣った形状を有している。そして、これら平坦面５５ａ，５５ｂは、第１ロックピストン５１の回り止めとして機能する。また、前記ピストン本体部５４のロッド側すなわち前記鍔部８２とピストン本体部５４との間には、圧縮空気の供給により前記付勢バネ５８の付勢力に抗してロックピストン５１をヘッド方向に後退させて、前記弁板４のロックを解除するためのロック解除用圧力室５９ａが形成されている。さらに、前記ロックベース８０における軸挿入口８１と鍔部８２との境界には内方向に張り出した段部８３が形成されていて、この段部８３に前記ロックピストン５１のガイド部５５を当接させることにより、上記係止片５２を含むロックピストン５１の先端部分を前記軸挿入穴８１の開口から所定量突出させた状態に保持することができるようになっている。

前記軸部５６の先端面に突設された係止片５２は、前記駆動ロッド２１の軸線Ｌ２（第１ブロック３０の移動方向）及び前記第１ロックピストン５１の軸線Ｌ３（第１ロックピストン５１の移動方向）の双方と直角を成して、かつ、該軸部５６の先端面の中心を通って直線状に延びており、該先端面の径と同じ長さを有している。

また、前記カムフレーム３２に設けられた係合領域５３は、少なくとも、前記シール部材９に対し前記第１密閉位置Ｐ３ａから第２密閉位置Ｐ３ｂに至る所定範囲の圧縮量を付与するのに必要とされる前記カムフレーム３２の移動範囲に延設されている。すなわち、係合領域のカムフレーム３２の移動方向に沿った長さｌは、前記第１及び第２カム溝３４ａ，３４ｂにおける、前記カムフレーム３２の移動方向に沿った第２位置Ｃ２と第３位置Ｃ３との距離ｌ１と同じかそれよりも長くなっている（図３参照）。そうすることにより、前記シール部材９の圧縮量を前記所定範囲内で調節しても、該係合領域５３に対し前記第１ロックピストン５１の係止片５２を係合させて、前記弁板４をロックすることが可能となる。

具体的に、この係合領域５３は、図１４に示すように、前記ガイド溝３３の幅狭部３３ｂの平坦な底壁３３ｃに設けられており、前記カムフレーム３２の移動方向に対して直角方向に直線状に延びる複数本の係止溝５３ａを、該カムフレーム３２の移動方向に沿って連続的に並設することにより形成されている。この係止溝５３ａは、エアシリンダ２０の第１圧力室２４ａ内の圧力が失われた際に、前記カムフレーム３２を含む第１ブロック３０の移動を阻止する方向（駆動ロッド２１の進出方向）を向いた第１当接面５３ｂと、該第１当接面５３ｂに対して傾斜した第１傾斜面５３ｃとを有しており、これら第１当接面５３ｂ及び第１傾斜面５３ｃにより前記ローラフレーム２６に向かって拡開するように形成されている。すなわち、各係止溝５３ａにおいて、前記第１当接面５３ｂよりも第１傾斜面５３ｃが前記駆動ロッド２１の進出方向に配設されており、これら第１当接面５３ｂと第１傾斜面５３ｃとが互いに成す角度θ１は鋭角となっている。そして、前記係合領域５３は、互いに隣接する係止溝５３ａ，５３ａにおける第１当接面５３ｂの開口縁と第１傾斜面５３ｃの開口縁とを一致させて、該係止溝５３ａを該カムフレーム３２の移動方向に沿って連設することにより、鋸刃状に形成されている。このとき、各係止溝５３ａの開口縁は、前記ガイド溝３３の底壁３３ｃの面レベルとほぼ一致している。

その一方で、前記係止片５２は、前記係止溝５３ａの第１当接面５３ｂと逆方向（駆動ロッド２１の後退方向）を向いた第２当接面５２ａと、前記第１傾斜面５３ｃと逆方向を向いた第２傾斜面５２ｂとを有しており、これら第２当接面及び第２傾斜面により、該係止片の先端に向かって幅狭になるように形成されている。すなわち、前記第２当接面と第２傾斜面とが互いに成す角度θ２は鋭角となっている。

そして、前記ロック解除用圧力室５９ａを大気に開放して、前記付勢バネ５８の付勢力でロックピストン５１を前記係合領域５３の係止溝５３ａに対して進出させると、該係止溝５３ａの第１当接面５３ｂが前記係止片５２の第２当接面５２ａに当接することにより、該係止溝５３ａに該係止片５２が係合されて、弁板４がそのときの密閉位置Ｐ３でロックされる。
なお、このとき、本実施形態のように、前記係止溝５３ａの底の角度θ１よりも前記係止片５２の先端の角度θ２の方が大きく形成されていると、前記係止溝５３ａの第１当接面５３ｂに対し前記係止片５２の第２当接面５２ａをよりスムーズに当接させることができるばかりでなく、該係止片５２の鋭角θ２を成す先端部分が係止溝５３ａに直接当接して磨耗したり変形したりするのを防止することもできる。

図１６は、この第１ロック機構５０の前記ロック解除用圧力室５９ａに対して接続された流路を概略的に示したものである。上述したように第２ポート２５ｂは、前記エアシリンダ２０のヘッド側の第２圧力室２４ｂに対して圧縮空気を給排するためのもので、前記カラー部材２４ｄの外周の凹溝と前記シリンダハウジング２２の内周面とで区画された環状流路２４ｅに接続されている。そして、該環状流路２４ｅは、シリンダハウジング２２内に形成された図示しない給排気流路を通じて前記第２圧力室２４ｂに接続されている。

さらに、前記環状流路２４ｅには、前記ロック解除用圧力室５９ａに対し圧縮空気を給排するために前記シリンダハウジング２２内に形成された第１ロックエア流路２２ａが接続されている。一方、前記ロック解除用圧力室５９ａには、同じくシリンダハウジング２２内に形成された第２ロックエア流路２２ｂが接続されており、これら第１及び第２ロックエア流路２２ａ，２２ｂは互いに連通している。
また、前記ロック解除用圧力室５９ａからの排気を遅延させるために、前記第２ロックエア流路２２ｂには、給気は自由に流通させる一方で排気のみを絞る絞り部２２ｃが設けられると共に、前記カラー部材２４ｄの外周の凹溝と前記シリンダハウジング２２の内周面とで区画されたアキュムレータ２４ｆへと通じる分岐流路２２ｄが接続されている。なお、これら絞り部２２ｃとアキュムレータ２４ｆは必ずしも両方設ける必要性はなく、必要に応じて、何れか一方を設けても良い。

そこで、この第１ロック機構５０の動作について具体的に説明する。
図１に示すように弁板４が全開位置Ｐ１に在る状態においては、ヘッド側の第２圧力室２４ｂに接続された第２ポート２５ｂから、第１ロック機構５０のロック解除用圧力室５９ａに圧縮空気が供給され、ロッド側の第１圧力室２４ａに接続された第１ポート２５ａは大気に開放されているため、第１ロックピストン５１は付勢バネ５８に抗してヘッド側に後退している。よって、第１ロック機構５０による弁板４のロックは解除されている。なお、この状態において前記第１ロックピストン５１が前記ガイド溝３３内に配されているように前記係合領域５３は位置決めされている。

そこで、前記第１ポート２５ａから圧縮空気を第１圧力室２４ａに供給し、第２ポート２５ｂを大気に開放すると、第２圧力室２４ｂの圧縮空気が排気されて駆動ピストン２３がヘッド側へと駆動され、それに伴って、弁板４も図４に示す中間位置Ｐ２を経て、図７や図１０に示す密閉位置Ｐ３へと移動していく。その際、前記ロック解除用圧力室５９ａ内の圧縮空気も排気され、付勢バネ５８の付勢力により前記第１ロックピストン５１がガイド溝３３の底壁３３ｃに向けて進出するが、前記絞り部２２ｃやアキュムレータ２４ｆで圧力室５９ａ内の減圧速度を遅らせることにより、そのロックピストン５１の進出を遅延させることができる。このロックピストン５１を進出させるタイミングは、シール部材９の調節された圧縮量に対応する前記係合領域５３の係合位置に、前記係止片５２が到達した時又はその直後であることが望ましい。

しかしながら、前記係合領域５３の係合位置に到達するよりも前に係止片５２がガイド溝３３に対して進出したとしても、底壁３３ｃの係合領域５３以外の部分は平坦に形成されていて、係合領域５３も図１４に示すような鋸刃状に形成されているため、前記係止片５２はガイド溝３３の底壁３３ｃ上を前記付勢バネ６８の付勢力で押し当てられながら摺動し、係合領域５３の係止溝５３ａを順次乗り越えていくことができる。その結果、該係止片５２を係合領域５３の適切な係止溝５３ａに係合させて、前記弁板４を適切な密閉位置Ｐ３でロックすることが可能となる。ただし、このような場合、前記係止片５２は、磨耗や損傷を防ぐため、前記底壁３３ｃよりも硬質な材料で形成されていることが望ましい。

なお、図１４において、実線で示した係止片５２と係合領域５３との係合状態は、弁板４がゲート開口２の密閉位置Ｐ３に在る状態のうち、前記シール部材９の圧縮量が最小に調節された状態Ｐ３ａ（図７〜図９参照）に対応する係合状態を示しており、二点鎖線で示した係合状態は、同じく前記シール部材９の圧縮量が最大に調節された状態Ｐ３ｂ（図１０〜図１２参照）に対応する係合状態を示している。
このような第１ロック機構５０を備えたゲートバルブ１によれば、たとえ前記弁板４がゲート開口２の密閉位置Ｐ３に在る状態において、前記エアシリンダ２０のロッド側の第１圧力室２４ａの圧力が何らかの事情によって失われたとしても、前記シール部材９の調節された圧縮量が維持されて、チャンバの使用状態に応じたゲート開口２の適切な密閉状態を維持することが可能となる。

続いて、第２ロック機構６０について具体的に説明する。
該第２ロック機構６０は、図１及び図２に示すように、弁板４が前記全開位置Ｐ１に在って、ゲート開口２と背面側開口２ａとの間に通路が形成されている間、前記第１ブロック３０を前記シリンダハウジング２２に対して係合させることにより、弁板４を当該全開位置Ｐ１でロックするためのものである。
該第２ロック機構６０は、前記ローラフレーム２６に前記カムフレーム３２に対して進退可能に設けられた第２ロックピストン６１を有している。そして、図１及び図１５に示すように、前記弁板４が前記全開位置Ｐ１に在る間、該ロックピストン６１を進出させて、その先端部６１ａを前記カムフレーム３２における弁板４側を向く先端面３２ａ上に進出させることにより、カムフレーム３２を含む第１ブロック３０が弁板４方向へ移動するのを阻止するように構成されている。
なお、ここで第２ロックピストン６１は、前記第１ロックピストン５１と類似した構成を有するため、対応する構成部分には同名称を付して説明することとする。

前記第２ロックピストン６１は、その軸線Ｌ４に沿って基端側から先端側に向けて、中空のピストン本体部６４と、該ロックピストン６１の軸線Ｌ４方向への移動をガイドするためのガイド部６５と、円柱状の軸部６６と、該軸部５６の先端部すなわち第２ロックピストン６１の先端部６１ａとを順次有していて、それらを一体成型したものである。また、該ロックピストン６１の基端側（ヘッド側）の端面には、円柱状にくり抜かれた有底のバネ用凹部６７が形成されていて、該バネ用凹部６７内に該ロックピストン６１を軸線Ｌ４に沿って先端に向けて付勢するための付勢バネ６８が収容されている。

上記ピストン本体部６４は、第２ロックピストン６１において最も大きな径を有していて、その外周にＯリング６４ａが装着されており、前記ローラフレーム２６に円柱状に凹設された有底のピストン嵌合穴６９内に摺動可能に嵌合されている。そして、互いに対向する該ピストン嵌合穴６９の底と前記ロックピストン６１のバネ用凹部６７の底との間に縮設された前記付勢バネ６８によって、前記第２ロックピストン６１が進出方向（ロッド方向）に付勢されている。

ここで、前記ピストン嵌合穴６９の開口部は、前記第２ロックピストン６１の軸部６６を挿通させるための軸挿入孔８４が貫設された前記ロックベース８０により閉塞されている。該軸挿入孔８４は、前記軸部６６よりも少し大きな径を有していて、前記ピストン嵌合穴６９寄りの内周面にＯリング８４ａが装着されており、前記軸部６６を軸線Ｌ４方向に摺動自在かつ気密に支持している。また、該ロックベース８０は、前記軸挿入孔８４における第２ロックピストン６１のヘッド側を向く開口部に環状の鍔部８５を有している。該鍔部８５は、その外周を前記ピストン嵌合穴６９の開口部に対して気密に嵌合させると同時に、その内周に該第２ロックピストン６１のガイド部６５が摺動可能に嵌合されている。

前記ガイド部６５は、図１３に示すように、前記ピストン本体部６４よりも小径で前記軸部６６よりも大径である円柱形状を有している。また、前記ピストン本体部６４のロッド側すなわち前記鍔部８５とピストン本体部６４との間には、圧縮空気の供給により前記付勢バネ６８の付勢力に抗してロックピストン５１をヘッド方向に後退させて、前記弁板４のロックを解除するためのロック解除用圧力室６９ａが形成されている。さらに、前記ロックベース８０における軸挿入口８４と鍔部８５との境界には内方向に張り出した段部８６が形成されていて、この段部８６に前記ガイド部６５を当接させることにより、前記第２ロックピストン６１の先端部６１ａを前記軸挿入穴８４の開口から所定量突出させた状態に保持することができるようになっている。
なお、上記ロック解除用圧力室６９ａは、シリンダハウジング２２内に配管された図示しない流路を通じて前記第１ポート２５ａに接続されている。

そこで、この第２ロック機構６０の動作について具体的に説明する。
図７や図１０に示すように弁板４が密閉位置Ｐ３に在る状態においては、ロッド側の第１圧力室２４ａに接続された第１ポート２５ａから、第２ロック機構６０のロック解除用圧力室６９ａに圧縮空気が供給され、ヘッド側の第２圧力室２４ｂに接続された第２ポート２５ｂは大気に開放されているため、第２ロックピストン６１は付勢バネ６８に抗してヘッド側に後退している。よって、第２ロック機構６０による弁板４のロックは解除されている。なお、この状態において前記第２ロックピストン６１は前記ガイド溝３３内に配されている。

そこで、前記第２ポート２５ｂから圧縮空気を第２圧力室２４ｂに供給し、第１ポート２５ａを大気に開放すると、第１圧力室２４ａの圧縮空気が排気されて駆動ピストン２３がロッド側へと駆動され、それに伴って、弁板４も図４に示す中間位置Ｐ２を経て、図１に示す全開位置Ｐ１へと移動していく。その際、前記ロック解除用圧力室６９ａ内の圧縮空気も排気され、付勢バネ６８の付勢力により前記第２ロックピストン６１がガイド溝３３の底壁３３ｃに向けて進出する。すると、該ロックピストン６１の先端部６１ａが該底壁３３ｃ上を前記付勢バネ６８の付勢力で押し当てられながら摺動し、前記ガイド溝３３のボンネット１０側の開口へと導かれていく。そして、前記弁板４が全開位置Ｐ１に到達するとほぼ同時に、該ロックピストン６１が該ガイド溝３３から抜脱して、前記付勢バネ６８の付勢力によりさらに進出する。そうすると、該ロックピストン６１の先端部６１ａが、図１及び図１５に示すように、前記カムフレーム３２の先端面３２ａ上に進出する。

その結果、該カムフレーム３２を含む第１ブロックが、前記シリンダハウジング２２に対して係合されて、前記駆動ロッド２１の軸線Ｌ２方向への動きが阻止されるため、弁板４が全開位置Ｐ１においてロックされる。
したがって、弁板４が全開位置Ｐ１に在る状態において、エアシリンダ２０のヘッド側の第２圧力室２４ｂの圧力が何らかの事情により失われたとしても、弁板４が負圧により中間位置Ｐ２方向に移動してゲート開口２と背面側開口２ａとの間に形成された通路を遮るのを防止することができる。

以上、本発明に係るゲートバルブ１の実施形態について詳細に説明してきたが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲において、様々な設計変更が可能であることは言うまでもない。

１ ゲートバルブ
２ ゲート開口
３ 弁箱
４ 弁板
５ 弁シャフト
６ 連結部材（圧縮ばね）
８ 弁シート
９ シール部材
２０ エアシリンダ
２１ 駆動ロッド
２６ 対向壁（ローラフレーム）
３０ 第１ブロック
４０ 第２ブロック
５０ 第１ロック機構
５１ 第１ロックピストン
５２ 係止片
５３ 係合領域
Ｐ１ 全開位置
Ｐ２ 中間位置
Ｐ３ 密閉位置

Claims (8)

1. ゲート開口の弁シートに接離させる弾性材から成るシール部材を有する弁板；
   駆動ロッドを有するエアシリンダ；
   該弁板が先端側に取り付けられた弁シャフト；
   駆動ロッドに固定された第１ブロックと、前記弁シャフトの基端側に固定された第２ブロックと、該第２ブロックを前記第１ブロックに対し相対的に可動に連結する連結部材とを有し、前記駆動ロッドの往復動に伴って、前記弁板を、前記ゲート開口を気密に閉塞する密閉位置と前記ゲート開口を全開する全開位置との間で、前記ゲート開口と離間して対向する中間位置を通じて往復移動させる弁移動機構；を備えていて、
   前記弁移動機構が、前記第２ブロックを前記第１ブロックに対して相対運動させることにより、弁板を前記密閉位置と前記中間位置との間で前記弁シートに対して垂直に往復移動させると共に、前記密閉位置における前記シール部材の圧縮量を所定範囲内で調節可能とする垂直移動機構と、前記第２ブロックを前記第１ブロックと一体運動させることにより、弁板を前記中間位置と前記全開位置との間で前記弁シートに対して平行に往復移動させる平行移動機構とを有しているゲートバルブであって、
   前記ゲートバルブは、前記密閉位置において、前記シール部材を前記弁シートに対し調節された圧縮量で押し当てた状態で、前記弁板をロックするための第１ロック機構を備えていて、
   該第１ロック機構は、前記エアシリンダに対して固定的で前記第１ブロックと対向する対向壁に進退可能に設けられ、先端部に係止片を有する第１ロックピストンと、前記係止片を係合させるために前記第１ブロックに設けられた係合領域とを有し、
   該係合領域は、少なくとも、前記シール部材に対し前記所定範囲の圧縮量を付与するのに必要とされる前記第１ブロックの移動範囲に延設されていて、複数の係止溝を前記第１ブロックの往復動方向に連続的に並設することにより形成されており、
   前記弁板が前記密閉位置に在る間、前記第１ロックピストンを進出させて、前記係合領域における前記シール部材の調節された圧縮量に対応する位置に、前記係止片を係合させるように構成されている、
   ことを特徴とするゲートバルブ。
2. 請求項１に記載のゲートバルブであって、
   前記係止溝は、前記駆動ロッドに固定された第１ブロックの移動を阻止する方向を向いた第１当接面と、該第１当接面に対して傾斜する第１傾斜面とにより、前記対向壁に向かって拡開するように形成され、
   前記係止片は、前記第１当接面と逆方向を向いた第２当接面と、前記第１傾斜面と逆方向を向いた第２傾斜面とにより、先端に向かって幅狭になるように形成されており、
   前記係止溝の第１当接面が前記係止片の第２当接面に当接することにより、該係止溝に前記係止片が係合されて、前記弁板がロックされるように構成されている、
   ことを特徴とするもの。
3. 請求項２に記載のゲートバルブであって、
   前記係止溝における第１当接面と第１傾斜面とが成す角度よりも、前記係止片における第２当接面と第２傾斜面とが成す角度の方が大きく形成されている、
   ことを特徴とするもの。
4. 請求項１から３の何れかに記載のゲートバルブであって、
   前記エアシリンダは、前記駆動ロッドが固定された駆動ピストンを挟んだ両側に、弁板を前記全開位置から密閉位置へと駆動する第１圧力室と、弁板を前記密閉位置から全開位置へと駆動する第２圧力室とをそれぞれ有しており、
   前記第１ロックピストンのヘッド側には該ロックピストンを進出方向に付勢する付勢バネが設けられ、そのロッド側には該ロックピストンを後退させるロック解除用圧力室が形成されていて、該ロック解除用圧力室は、前記第２圧力室に対し圧縮空気を給排するポートにロックエア流路を通じて接続されており、
   該ロックエア流路に、排気を絞る絞り部及び／又はアキュムレータが接続されている、
   ことを特徴とするもの。
5. 請求項１から４の何れかに記載のゲートバルブであって、
   前記ゲートバルブは、前記全開位置において弁板をロックするための第２ロック機構を備え、
   該第２ロック機構は、前記対向壁に、前記第１ブロック側に向けて進退可能に設けられた第２ロックピストンを備え、
   前記弁板が前記全開位置に在る間、前記第２ロックピストンを進出させて、前記第２ロックピストンの先端部を前記第１ブロックにおける弁板側を向く端面上に進出させるように構成されている、
   ことを特徴とするもの。
6. 請求項１から５の何れかに記載のゲートバルブであって、
   前記対向壁が、前記第１ブロックの左側面及び右側面にそれぞれ対向させて設けられ、
   前記第１ブロックが、前記駆動ロッドに固定されたロッドアームと、該ロッドアームに固定されて前記第２ブロックと前記各対向壁との間に配された一対のカムフレームとを備え、
   前記第２ブロックが、前記弁シャフトの基端側に固定されたレバー部材を備え、
   前記レバー部材が、弾性体から成る前記連結部材によって前記ロッドアームに対し連結されており、
   前記垂直移動機構が、前記一対のカムフレームにそれぞれ設けられた複数のカム溝と、これらカム溝にそれぞれ嵌合させるために、前記レバー部材の左側面と右側面とにそれぞれ取り付けられた複数のカムローラとを備え、
   前記カム溝が、前記弁板を前記密閉位置と中間位置との間で往復移動させるために、前記弁シート側に傾斜させて設けられた移動領域と、前記シール部材の圧縮量を前記所定範囲で調節可能とするために、該移動領域に連設された調節領域とにより形成されており、
   前記平行移動機構が、前記一対のカムフレームに、前記弁シートと平行に延設されたガイド溝と、前記ガイド溝に嵌合させるために、前記一対の対向壁にそれぞれ取り付けられたガイドローラとを備え、
   さらに、前記弁移動機構は、前記平行移動機構により弁板が前記全開位置から中間位置へと到達した時に、該平行移動機構による弁板の前記弁シート対する平行移動を阻止すると同時に、前記垂直移動機構による該弁板の前記弁シートに対する垂直移動を許容するストッパ機構を有している、
   ことを特徴とするもの。
7. 請求項６に記載のゲートバルブであって、
   前記ガイド溝の底面上に前記係合領域が形成されている、
   ことを特徴とするもの。
8. 請求項５に従属する請求項６、又は請求項５に従属する請求項６に従属する請求項７に記載のゲートバルブであって、
   前記対向壁には、前記第１及び第２ロックピストンの軸部をそれぞれ摺動自在に挿通させて支持するロックベースが取り付けられていて、該ロックベースが前記ガイド溝内に配されている、
   ことを特徴とするもの。

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