JP6349206B2

JP6349206B2 - バルブの製造方法

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Publication number: JP6349206B2
Application number: JP2014181215A
Authority: JP
Inventors: 篠原　努; 努篠原; 中田　知宏; 知宏中田; 山路　道雄; 道雄山路
Original assignee: Fujikin Inc
Current assignee: Fujikin Inc
Priority date: 2014-09-05
Filing date: 2014-09-05
Publication date: 2018-06-27
Anticipated expiration: 2034-09-05
Also published as: JP2016056820A

Description

この発明は、バルブの製造方法に関し、特に、半導体製造装置のガス供給部での使用に適したバルブを製造する際に好適なバルブの製造方法に関する。

バルブのボディには、必要に応じて、種々の継手が溶接される（特許文献１）。半導体製造装置におけるガス供給部では、多くのバルブが使用されており、継手が異なるものを含めると多数存在する。このようなバルブの製造に際しては、通常、ボディと継手とをそれぞれあらかじめ製作して在庫しておき、必要とする継手の形状が決定されてから、ボディへの継手の溶接、ボディのカシメ、組立などの所要の工程が実施される。

バルブ(1)の製造においては、図３に示すように、１つのボディ(2)に対して、複数種類の継手(11)(12)(13)(14)が選択されて溶接され、また、図４に示すように、１つのボディ(2)に対して、複数種類の弁座部のシート(21)(22)(23)が選択されてボディ(2)のカシメが実施され、また、図５に示すように、１つのカシメおよび溶接済みのボディ(2)に対して、複数種類のアクチュエータ構成部材(31)(32)(33)が選択されて組み立てられる。

アクチュエータ構成部材(31)(32)(33)は、流体通路を開閉するための部材であり、ステム、ばね、ピストンなどを内蔵したアクチュエータキャップ(31a)(32a)(33a)、ダイヤフラム（弁体）(31b)(32b)(33b)などを含み、バルブ(1)の仕様に応じて適宜変更される。

半導体製造装置で使用されるバルブ(1)では、ボディ(2)だけでも数百種類あり、また、継手(11)(12)(13)(14)についても、図示したナット(11a)(12a)とおねじ(13a)との違いなどを含めて数百種類あり、完成品としては、数千種類のものがある。

従来のバルブの製造方法の１例は、図６に示すように次のようなものとされている。

まず、注文を受けると(S21)、流体通路形成済みのボディの在庫から注文に応じたボディ(2)を取り出して(S22)、これに継手(11)を溶接する(S23)。この後、溶接時に生じた外面の焼きを取り(S24)、面間検査をし(S25)、さらに、溶接部の内面を内視鏡で検査し(S26)、内面の仕上げ処理を行って(S27)、外観検査をして(S28)、良品を溶接ボディ在庫として在庫する(S29)。

次いで、溶接ボディ在庫(S29)から取り出されたボディ(2)に弁座部のシート(21)をかしめて固定するカシメを行い(S30)、この後、仕上げ(S31)および洗浄(S32)を行って、カシメボディ在庫（溶接済み）として在庫する(S33)。

次いで、カシメボディ在庫(S33)から取り出されたボディにアクチュエータ構成部材(31)を組み込む組立を行い(S34)、この後、漏れや作動状態を検査する完成検査(S35)を行って、最終出荷前検査(S36)を行い、良品を出荷(S37)する。

特開２０１４−２９２１１号公報

半導体製造装置などで使用されるバルブのボディおよび継手は、多種のものがあり、そのため、製造途中での在庫が増えて、保管に困るという問題があった。また、バルブを製造するための工程数が多いという問題もあった。

さらに、組立(S34)後の完成検査(S35)によって漏れ等の不良品となった場合、溶接済みのバルブボディを含む部品等が廃棄処分となり、バルブのボディを在庫から取り出す工程(S22)からやり直す必要があり、溶接に関する全ての工程が無駄になるという問題もあった。

この発明の目的は、製造途中での在庫管理を容易にすることができるバルブの製造方法を提供することにある。

この発明のさらなる目的は、バルブを製造するための工程数を減らすことができるバルブの製造方法を提供することにある。

この発明によるバルブの製造方法は、流体通路が形成されたボディに継手を溶接する溶接工程と、ボディにシートをかしめて固定するカシメ工程と、アクチュエータ構成部材をボディに組み込む組立工程とを備えたバルブの製造方法において、先にカシメ工程を行い、カシメ工程の後に組立工程を行い、組立工程後の完成検査の後に溶接工程を行うことを特徴とするものである。

従来は、まず、溶接工程を行い、次いで、カシメ工程を行い、次いで、組立工程を行っていた。この従来の製造方法に比べると、この発明によるバルブの製造方法は、溶接工程を最後に行う点で相違している。

この種バルブは、通常、どのような継手を使用するかが決まった段階で製造の注文が出される。従来は、受注後に、溶接工程が開始されていたが、この発明のバルブの製造方法では、カシメ工程後のボディ若しくは組立後の完成品検査を完了した半完成品を在庫しておいて、受注後に、溶接工程を行えばよい。

継手付きのボディは、継手が違えば違う部品として扱う必要があり、また、継手がある分保管スペースを多く必要とし、在庫管理が面倒である。従来は、この管理が面倒な継手付きのボディを製造工程の初期に製作し、その後、カシメ工程、組立工程、完成検査まで行う場合もあるが、継手が溶接された状態で工程を進める必要があるため、次工程へ進めるのに、種類の違う継手が溶接されたボディごとに工程を管理する必要があり、管理が面倒であった。

この発明のバルブの製造方法によると、製造の最終段階で溶接工程が行われるため、継手の溶接がされてないバルブボディ、若しくは組立工程後の完成検査までは完了してない製造途中のバルブボディ、若しくは完成検査を完了した半完成品を在庫すればよく、継手付きのボディの在庫を持たずに済み、また、組立工程までは、共通の構造をしているので、製造途中での管理が容易となる。そして、完成検査工程で不良品が発生したとしても、継手を溶接していないボディのみを廃棄すればよいため、溶接工程を経たバルブボディを廃棄しなくて澄むので、無駄になる工程（廃棄される部品）を減らすことができる。

溶接は、ティグ溶接によって行うことがより好ましい。ティグ溶接を用いることで、より精度のよい溶接を行うことができる。

溶接は、密封された空間で、空間内を不活性ガスに置換した状態で行うことが好ましい。

このようにすると、溶接部の外面がきれいになり、外面の焼取りを省略することができ、工程数を減らすことができる。

この発明のバルブの製造方法は、半導体製造装置などで使用されるバルブを製造するのに適しているもので、そのためには、溶接を大気中で行うことは不適となる。密封された空間で、空間内を不活性ガスに置換した状態でティグ溶接によって溶接を行うことで、半導体製造装置での使用に適したバルブを製造することができる。

ティグ溶接は、シールドガスとしてイナートガス（不活性ガス）を用い、電極にはタングステンあるいはタングステン合金を用いる溶接であり、イナートガスとしては、アルゴンガスなどが使用される。

ティグ溶接は、ボディ内の流体通路および継手内に、所要の圧力の不活性ガスを供給して行うことが好ましい。溶接時の流体通路および継手の内圧は、８０〜１２０ｍｍＨ₂Ｏ程度とされる。

このようにすると、溶接部の内面がきれいになり、内面の仕上げ処理（焼取りおよび内面アップ処理）を省略することができ、溶接部の外観もきれいにすることができ、さらに、工程数を減らすことができる。

この発明のバルブの製造方法によると、先にカシメ工程を行い、カシメ工程の後に組立工程を行い、組立工程後の完成検査の後に溶接工程を行うので、製造途中では、継手付きのボディの在庫を持たずに済み、製造途中での在庫管理が容易となる。さらに、完成検査に合格した半完成品に溶接を行うので、組立後の不良対応がなくなる。

また、密封された空間で、空間内を不活性ガスに置換した状態でティグ溶接によって溶接を行うことで、従来必要であった外面の焼取りなどを省略することができ、工程数を減らすことができる。

図１は、この発明によるバルブの製造方法の工程のフロー図である。図２は、この発明によるバルブの製造方法で使用される溶接工程を示す模式図である。図３は、この発明によるバルブの製造方法で製造されるバルブのボディおよび継手の１例を示す分解斜視図である。図４は、この発明によるバルブの製造方法で製造されるバルブのボディおよびシートの１例を示す分解斜視図である。図５は、この発明によるバルブの製造方法で製造されるバルブの完成品の１例を示す分解斜視図である。図６は、従来のバルブの製造方法の工程のフロー図である。

この発明の実施の形態を、以下図面を参照して説明する。

この発明によるバルブの製造方法で製造されるバルブ(1)は、図３から図５までに示されているものと最終形状は同一であり、バルブ(1)は、流体通路が形成されたボディ(2)、ボディ(2)に溶接される継手(11)(12)(13)(14)、ボディ(2)にカシメによって固定される弁座部のシート(21)(22)(23)およびボディ(2)に組み込まれるアクチュエータ構成部材(31)(32)(33)を備えている。

このようなバルブ(1)は、ボディ(2)と継手(11)(12)(13)(14)とをそれぞれあらかじめ製作して在庫しておいて、注文に応じて、所要のボディ(2)、所要の継手(11)(12)(13)(14)、所要のシート(21)(22)(23)および所要のアクチュエータ構成部材(31)(32)(33)を使用して製造される。

製造に必要な工程としては、流体通路が形成されたボディ(2)に弁座部のシート(21)(22)(23)をかしめて固定するカシメ工程、ボディ(2)に継手(11)(12)(13)(14)を溶接する溶接工程、アクチュエータ構成部材(31)(32)(33)をボディ(2)に組み込む組立工程などがある。

この発明によるバルブの製造方法を図１の工程のフロー図を参照して説明する。

まず、流体通路形成済みのボディの在庫からボディ(2)を取り出して(S1)、カシメを行う(S2)。カシメは、従来と同様にして行われ、これにより、ボディ(2)に弁座部のシート(21)が固定される。

この後、荒洗浄後にすり合わせなどを行う仕上げ(S3)と、荒洗浄、ＣＲ洗浄などの洗浄(S4)とを行って、カシメボディ在庫（未溶接）として在庫する(S5)。

次いで、カシメボディ在庫(S5)から取り出されたカシメボディにアクチュエータ構成部材(5)を組み込む組立を行う(S6)。この後、組立が適切に行われたかの完成検査を行って(S7)、半完成品（組立済みかつ未溶接の組立品）在庫として在庫する(S8)。

上記の半完成品在庫(S8)までは、注文の前に実施しておき、注文があった段階(S9)で、すなわち、継手(11)の形状が決定した段階で、半完成品在庫(S8)に対して、継手(11)の溶接(S10)が実施される。

溶接(S10)の後、面間検査をし(S11)、さらに、溶接部の内面を内視鏡で検査し(S12)、最終検査として溶接部の漏れ検査(S13)および出荷前検査(S14)を行って、良品を出荷する(S15)。

図２に示すように、溶接は、密閉したチャンバー(41)内において、１つの継手(11)ごとに行われる。継手(11)は、継手移動手段(42)によって、アクチュエータ構成部材(31)組込み済みボディ(2)（半完成品）は、半完成品移動手段(43)によって、互いに突き合わされるように移動させられ、突合せ部に配置されたティグ溶接用の溶接ヘッド(44)によって溶接が行われる。アクチュエータ構成部材(31)組込み済みボディ(2)を継手(11)付きのものに置き換えることで、もう一方の継手(11)が溶接される。

チャンバー(41)内の空気（酸素）は、排気部(45)からポンプ等の排気手段で排気され、チャンバー(41)内には、イナートガス供給部(46)からイナートガス（不活性ガス）が供給される。継手(11)およびボディ(2)の流体通路内にも、配管(47)(48)を介してイナートガスが供給される。継手(11)およびボディ(2)の流体通路内に供給されるイナートガスとしては、アルゴンガスなどを適宜使用することができ、溶接時の流体通路および継手の内圧は、例えば８０〜１２０ｍｍＨ₂Ｏ程度とされる。

ティグ溶接は、シールドガスとしてアルゴンガスなどのイナートガス（不活性ガス）を用い、電極にはタングステンあるいはタングステン合金を用いるイナートガスアーク溶接の一種であり、溶接ヘッド(44)からシールドガスを噴出することで、溶接部の品質の低下が防止される。継手(11)の溶接に際しては、一般的なティグ溶接の仕様をそのまま使用することができる。

従来、ボディ(2)に継手(11)を溶接する際、大気中で、溶接部を大気に曝した状態で行っていた。ボディ(2)と継手(11)との突合せ部は、高温で溶けている状態となっており、溶接が終了して、溶接部を冷却する際に内外表面と大気中の酸素とが結び付き、結果として、溶接部の外面及び内面に、焼けた跡が発生していた。そのため、焼けた跡を無くすために、図６に(S24)および(S27)で示す工程で、外面焼取りと内面仕上げ処理とを行う必要があった。

上記の図２に示した溶接によると、チャンバー(41)内にボディ(2)および継手(11)を密封状態で配置し、その後、チャンバー(41)内の空気を排気し、さらに、チャンバー(41)内にイナートガスを供給していることで、溶接する際、ボディ(2)と継手(11)との突合せ部周りにはイナートガスが占めることになり、酸素が少ない状態で溶接を行うことになる。これにより、ボディ(2)と継手(11)との突合せ部の外表面と酸素とが結合しないため、焼けの発生がほとんどないものとなり、外面焼取りの工程を不要とできる。

また、上記の図２に示した溶接によると、ボディ(2)の流体通路および継手(11)内にも、配管(47)(48)によって、イナートガスが一定圧力とになるよう供給されている。これにより、溶接部の焼けを防ぐとともに、溶接部が内側にへこむことがないものとなり、内面の仕上げ処理（焼取りおよび内面アップ処理）の工程を不要とできる。

こうして、上記の溶接によると、従来の溶接後に行われていた外面の焼きを取る工程および内面の仕上げ処理をなくすことができ、工程数を減らすことができるとともに、溶接のために必要とされる時間を大幅に削減することができる。

なお、図１のフロー図において、半完成品(S8)までを受注スタート(S9)の前に実施しているが、注文があった段階で、カシメ(S2)を行う（受注スタートが(S1)と(S2)との間にある）ようにしてもよい。

(2)：ボディ、(11)：継手、(5)：アクチュエータ機構、(41)：チャンバー、(44)：溶接ヘッド（ティグ溶接）

Claims

流体通路が形成されたボディに継手を溶接する溶接工程と、ボディにシートをかしめて固定するカシメ工程と、アクチュエータ構成部材をボディに組み込む組立工程とを備えたバルブの製造方法において、先にカシメ工程を行い、カシメ工程の後に組立工程を行い、組立工程後の完成検査の後に溶接工程を行うことを特徴とするバルブの製造方法。
溶接は、密封されたチャンバー内を不活性ガスに置換した状態でティグ溶接によって行うことを特徴とする請求項１のバルブの製造方法。
ティグ溶接は、ボディ内の流体通路および継手内に、所要の圧力の不活性ガスを供給して行うことを特徴とする請求項２のバルブの製造方法。