JP7465514B1

JP7465514B1 - ゲートバルブ

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Publication number: JP7465514B1
Application number: JP2024513375A
Authority: JP
Inventors: 学矢部; 悠介須賀
Original assignee: Irie Koken Co Ltd
Current assignee: Irie Koken Co Ltd
Priority date: 2023-11-21
Filing date: 2023-11-21
Publication date: 2024-04-11
Anticipated expiration: 2043-11-21

Abstract

【課題】シール動作時の弁板の押し付け力の強弱を付与することが可能なゲートバルブを提供する。【解決手段】本発明に係るゲートバルブ１（１Ａ）は、弁箱２の両側面に設けられた開口部７，８を、弁箱２内に配置された弁板３（１０，１１）で開閉するゲートバルブ１であって、弁板３に結合され、弁箱２内で昇降及び傾倒可能に支持されたバルブロッド４と、弁箱２外に設けられ、バルブロッド４を所定ストローク昇降及び傾倒させる駆動機構５と、駆動機構５のストローク途中に設けられ、圧縮空気の供給又は停止によりバルブロッド４の上昇を規制又は解除するストッパー機構６と、を備え、ストッパー機構６は、バルブロッド４を傾倒させる駆動機構５の高さ位置を可変させることにより、バルブロッド４の傾斜角度を変更して、弁板３の押し付け力の強弱を付与するようにした。【選択図】図２

Description

本発明は、例えば半導体製造装置において使用され、二つのチャンバ間に設置される両面シール式のゲートバルブに関する。

従来、この種のバルブとして、下記の特許文献１に記載された両方向ゲートバルブが知られている。このゲートバルブは、上下に独立に作動する第１、２ブレードを有し、第１ブレードの故障時、第２ブレードを作動して、移動通路の開閉を継続させながら第１ブレードの修理を可能にしたものである。また、第１ブレードを垂直及び水平移動させるＬ－モーションブロック及びムービングユニット各々に、第１～３ローラーを形成し、下部ハウジングの両側の内側面に各々の第１～３ローラーが挿入される回転ガイド溝、Ｌ－モーションブロック移動溝、ムービングユニット案内溝を形成して第１ブレードの正確な移動を可能にし、第２ローラーがＬ－モーションブロックの両側面に形成されたガイドリンクによって、Ｌ－モーションブロックの上下左右方向への移動時に、第１ブレードの正確な作動を可能にしている。

特開２０１７－０６２０３１号公報

前記従来のゲートバルブによると、上下それぞれ独立的に作動する２枚のブレードを形成することで、第１ブレードが機械的欠陥によって作動しなくても、第2ブレードを作動して、第１、２移動通路を円滑に開閉させて、第１ブレードの修理やメンテナンスが行えるようになっている。ところが、このゲートバルブはブレードのシール動作時の押し付け力を調節することはできず、逆圧シール時にも耐えられるように常に強い押し付け力でシールしなければならない。このため、シール動作に伴うパッキンの摩耗や変形が起こりやすく、頻繁に修理や交換が必要になるという問題があった。

そこで、本発明はこのような問題を解決するためになされたものであり、その目的とするところは、シール動作時の弁板の押し付け力の強弱を付与することが可能なゲートバルブを提供することにある。

前記の目的を達成するため、本発明に係るゲートバルブは、弁箱の両側面に設けられた開口部を、前記弁箱内に配置された弁板で開閉するゲートバルブであって、前記弁板に結合され、前記弁箱内で昇降及び傾倒可能に支持されたバルブロッドと、前記弁箱外に設けられ、前記バルブロッドを所定ストローク昇降及び傾倒させる駆動機構と、前記駆動機構のストローク途中に設けられ、圧縮空気の供給又は停止により前記バルブロッドの上昇を規制又は解除するストッパー機構と、を備え、前記ストッパー機構は、前記バルブロッドを傾倒させる前記駆動機構の高さ位置を可変させることにより、前記バルブロッドの傾斜角度を変更して、前記弁板の押し付け力の強弱を付与するようにしたことを特徴とし、前記ストッパー機構は、前記バルブロッドのストローク方向と直交する水平方向にストッパーピンが前進又は後退して前記バルブロッドの上昇を規制又は解除する構造であり、エアピストンの制御によりアームの開閉角度を調節して、アーム先端のストッパーピンの高さ位置を可変する構造であることを特徴とする。

また、本発明に係るゲートバルブは、弁箱の両側面に設けられた開口部を、前記弁箱内に配置された弁板で開閉するゲートバルブであって、前記弁板に結合され、前記弁箱内で昇降及び傾倒可能に支持されたバルブロッドと、前記弁箱外に設けられ、前記バルブロッドを所定ストローク昇降及び傾倒させる駆動機構と、前記駆動機構のストローク途中に設けられ、圧縮空気の供給又は停止により前記バルブロッドの上昇を規制又は解除するストッパー機構と、を備え、前記ストッパー機構は、前記バルブロッドを傾倒させる前記駆動機構の高さ位置を可変させることにより、前記バルブロッドの傾斜角度を変更して、前記弁板の押し付け力の強弱を付与するようにしたことを特徴とし、前記ストッパー機構は、前記バルブロッドのストローク方向と直交する水平方向にストッパーピンが前進又は後退して前記バルブロッドの上昇を規制又は解除する構造であり、ロータリーアクチュエータの制御によりピストンロッドの回転角度を調節して、ピストンロッド先端のストッパーピンの高さ位置を可変する構造であることを特徴とする。

本発明に係るゲートバルブによれば、バルブロッドを傾倒させる駆動機構の高さ位置を可変させることにより、バルブロッドの傾斜角度を変更して、弁板の押し付け力の強弱を付与するようにしたので、両面シール構造において、同圧シール、逆圧シール、正圧シールに応じて適切な押し付け力でシールすることができる。このため、シール動作に伴うパッキンの摩耗や変形による修理や交換等のメンテナンスサイクルを延ばし、ゲートバルブの高寿命化を図ることができるという効果がある。

本発明に係るゲートバルブの第１実施形態を示す外観斜視図。同ゲートバルブの全開時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図２のゲートバルブの縦断面図。同ゲートバルブの同圧シール時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図４のゲートバルブの縦断面図。同ゲートバルブの逆圧シール時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図６のゲートバルブの縦断面図。同ゲートバルブの正圧シール時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図８のゲートバルブの縦断面図。本発明に係るゲートバルブの第２実施形態を示す外観斜視図。同ゲートバルブの全開時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図１１のゲートバルブの縦断面図。同ゲートバルブの同圧シール時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図１３のゲートバルブの縦断面図。同ゲートバルブの逆圧シール時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図１５のゲートバルブの縦断面図。同ゲートバルブの正圧シール時の状態を示す断面図及び要部拡大図。図１７のゲートバルブの縦断面図。同ゲートバルブのロータリーアクチュエータを示す断面図及び斜視図。同ゲートバルブのロータリーアクチュエータ（別例）を示す断面図及び斜視図。

以下、本発明を実施するための形態について、図面を参照しながら詳細に説明する。

図１及び図２に示すように、本実施形態のゲートバルブ１（１Ａ）は、フラットパネルディスプレイや半導体基板を製造する装置において、真空と真空、あるいは真空と大気を隔離するための機械であって、ディスプレイや基板を製造する際に各種工程を隔離する用途に使用される。このゲートバルブ１（１Ａ）は、いわゆる弁箱タイプの両面シール式ゲートバルブであって、扁平角型の弁箱２と、弁箱２の内部に収容された弁板３と、弁板３に結合されたバルブロッド４と、バルブロッド４を所定ストローク昇降及び傾倒動作させる駆動機構５と、バルブロッド４の上昇を規制又は解除するストッパー機構６を備えて構成されている。

図３に示すように、弁箱２の左右両側の壁面には、基板を通過させるために細長い形状の開口部（第１の開口部７と第２の開口部８）が対向して設けられている。第１の開口部７の外壁面にはプロセスチャンバＰＣが接続され、第２の開口部８の外壁面にはトランスファーチャンバＴＣが接続される。そして、トランスファーチャンバＴＣから弁箱２を通過してプロセスチャンバＰＣへと搬送された基板は、ゲートバルブ１（１Ａ）を閉じることで密閉された環境に保たれ、プロセスチャンバＰＣの室内で各種製膜のための熱、ガス、プラズマ等の処理が行われる。

弁箱２の室内空間９には、開口部７，８を選択的に開閉するために一対の弁板３（第１の弁板１０と第２の弁板１１）が配置されている。第１の弁板１０と第２の弁板１１は、その外側面にそれぞれ第１の開口部７と第２の開口部８よりも一回り大きなサイズの弾性シール材として、Ｏリング１２，１３が嵌め込み固定されている。

第１の弁板１０と第２の弁板１１は、ボルト１４で固定することにより分割可能に結合されており、全体として、弁板面下部から弁板面上部に向かって緩やかに先細りとなるテーパ形状に成形されている。このように弁板３の弁板面が傾斜していることにより、シール時にＯリング１２，１３が弁座に平行に（均等な力で）押し付けられるようになっている。また、第２の弁板１１の中央には、ボルト１４によってバルブロッド４が着脱可能に取り付けられており、バルブロッド４から弁板３を一式取り外したり、弁板３の片方（例えば第１の弁板１０）だけを取り外したりすることが可能である。取り外した弁板３（１０，１１）は、弁箱２の天面を塞いでいるメンテナンスフランジ１５を取り外して蓋を開けることにより、外部へと取り出して、表面のクリーニングやＯリング１２，１３の交換等のメンテナンス作業を行うことができる。

バルブロッド４は、弁箱２の底面を塞いでいるボンネットフランジ１６の中央を貫通し、弁箱２の外部へと延設されている。バルブロッド４の中間位置には、バルブロッド４を支持し、その動きを案内するロッドガイド１７が設けられている。また、ロッドガイド１７とボンネットフランジ１６との間には、バルブロッド４の周囲を覆うように溶接ベローズや成形ベローズ等の伸縮自在な金属製のベローズ１８が取り付けられており、バルブロッド４が外部から完全に遮断されている。

ロッドガイド１７の上方には支点ローラー１９が設けられており、弁箱２を支えるローラーガイド２０に回転可能に支持されている。また、バルブロッド４の下端部には方向切換ローラー２１が設けられている。方向切換ローラー２１は、カム２２に設けられた断面「く」の字形状に曲がったカム溝２３に係合してスライド可能に支持されており、カム２２の下端部にはカム２２を支持するカムプレート２４が一体に結合されている。また、カムプレート２４とロッドガイド１７との間にはコイルスプリング２５が取り付けられており、カムプレート２４の下端中央部には、駆動機構５として昇降用のエアシリンダ２６のロッド２７が連結されている。なお、カムプレート２４の左右両端部の上に力点となる荷重受けローラー２８が取り付けられ、ローラーガイド２０に沿って昇降可能に支持されている。

前記駆動機構５によりエアシリンダ２６を駆動すると、カムプレート２４に結合されたカム２２を介してバルブロッド４が所定ストローク昇降動作し、バルブロッド４に装着された弁板３が弁箱２内の所定高さに移動して停止する。また、方向切換ローラー２１がカム溝２３の上端位置（中心）にある時にはバルブロッド４が弁箱２の中心に起立し、カム溝２３の中間位置（左側）にある時にはバルブロッド４が支点ローラー１９を軸に回転して右側に傾倒動作し、カム溝２３の下端位置（右側）にある時にはバルブロッド４が支点ローラー１９を軸に回転して左側に傾倒動作する。これにより、カム溝２３の上端位置では図３のようにバルブロッド４に装着された弁板３（１０，１１）が開口部７，８を両方開き、カム溝２３の中間位置では図５や図７のように第１の弁板１０が第１の開口部７を閉じ、カム溝２３の下端位置では図９のように第２の弁板１１が第２の開口部８を閉じるように構成されている。

ストッパー機構６は、エアシリンダ２６のストローク途中に設けられており、圧縮空気の供給又は停止によりストッパーピン３０が水平方向に前進又は後退して、バルブロッド４の上昇を規制又は解除する機能を有する。本実施形態では、このストッパー機構６として、駆動機構５の左右両側にエアピストン２９を用いた開閉アーム式のストッパーピン３０が設けられている。

エアピストン２９は、ピストンロッド３１，３１，…を左、中央、右の横一列に並べた多連構造からなり、それぞれシリンダ３２にロッドカバー３３を装着した密閉空間内に、パッキン３４でシールされたピストン３５を備えている。また、左右両側のエアピストン２９には、密閉空間内にスプリング３６で付勢されたピストンロッド３１が収容され、ピストンロッド３１の先端がロッドカバー３３の中央を貫通し、外部に突出した構造になっている。密閉空間内は、ピストンロッド３１に備わったピストン３５によってヘッド側空間３７とロッド側空間３８に仕切り形成されており、ヘッド側空間３７にはエア配管３９（Ａ，Ｂ，Ｃ）に接続された圧空供給口４０が取り付けられている。

ストッパーピン３０は、ピン先端が高さの異なる当接面（低位置の第１当接面４１と高位置の第２当接面４２）を有する階段状に成形されており、ジョイント４３を介して直線状のアーム４４の上端に取り付けられている。アーム４４の下端はジョイント４５を介してピストンロッド３１の先端に連結されており、ピストンロッド３１とアーム４４とストッパーピン３０が一体化されたリンク機構を構成している。ストッパーピン３０に対向するカムプレート２４の上方には、ピン先端の位置に対応させて荷重受けローラー２８が設置されている。なお、図示しないが、ストッパーピン３０のピン先端に、振動低減手段として荷重受けローラー２８との衝突時の衝撃を緩和するスリット加工やザグリ穴加工が施されていても良い。

以上が本実施形態のゲートバルブ１（１Ａ）の構造であるが、次にその動作について説明する。ゲートバルブ１（１Ａ）において、図２と図３は全開時の状態、図４と図５は同圧シール時の状態、図６と図７は逆圧シール時の状態、図８と図９は正圧シール時の状態を示したものである。

図２と図３に示すように、ゲートバルブ１（１Ａ）の運転停止時において、トランスファーチャンバＴＣとプロセスチャンバＰＣは大気開放されており、両チャンバは同圧である。このとき、駆動機構５は停止しており、バルブロッド４が下降し、方向切換ローラー２１がカム溝２３の上端位置（中心）にある。このため、バルブロッド４が弁箱２の中心に起立し、第１の弁板１０と第２の弁板１１がそれぞれ第１の開口部７と第２の開口部８よりも下方に降下した開弁（ＯＰＥＮ）状態である。この「ＯＰＥＮ」状態において、トランスファーチャンバＴＣから第２の開口部８と第１の開口部７を介してプロセスチャンバＰＣへと基板を通過させることができる。

また、ストッパー機構６のエアピストン２９では、エア配管３９（Ａ，Ｂ，Ｃ）からの圧縮空気の供給を停止しており、左右両側のピストンロッド３１がスプリング３６のばね力により中央に向かって押し付けられている。このため、ピストンロッド３１に連結されたアーム４４が垂直に起立した状態であり、アーム４４の上端に取り付けられたストッパーピン３０の先端がローラーガイド２０の端面まで後退した状態になっている。したがって、カムプレート２４の荷重受けローラー２８がストッパーピン３０の先端に衝突せず、ストッパー機能が解除されており、バルブロッド４はエアシリンダ２７のストローク端まで上昇することが可能である。

次に、図４と図５に示すように、ゲートバルブ１（１Ａ）の通常運転時には、トランスファーチャンバＴＣとプロセスチャンバＰＣが同圧（大気と大気、または、真空と真空）状態でプロセスチャンバＰＣ側のみをシールして密閉する。そのために、ストッパー機構６のエアピストン２９において、図４に示すように、左右両側のエア配管３９（ＡとＣ）から圧縮空気を供給する。

すると、左右両側のエアピストン２９では、圧空供給口４０からヘッド側空間３７内へと圧縮空気が供給され、ピストンロッド３１がスプリング３６のばね力に抗して外側に押し出される。そして、ピストン３５がロッドカバー３３の内壁面に突き当たり、ピストンロッド３１の先端がロッドカバー３３の外壁面から最大量飛び出した状態になる。このため、ピストンロッド３１に連結されたアーム４４がジョイント４５を起点にして最大傾斜角度（開閉角６度）で傾く。これにより、アーム４４の上端に取り付けられたストッパーピン３０の先端がバルブロッド４のストローク方向と直交する水平方向に前進し、ローラーガイド２０の端面から第１当接面４１まで飛び出した状態になる。

ここで、駆動機構５のエアシリンダ２６を駆動することにより、圧縮空気の力でカムプレート２４全体が下から押し上げられ、コイルスプリング２５を圧縮しながら、バルブロッド４はカムプレート２４に結合されたカム２２を介して所定ストローク上昇する。また、ロッドガイド１７の支点ローラー１９がローラーガイド２０の溝上端に突き当たると、弁板３（１０，１１）が開口部７，８に対応する高さ位置まで移動する。このとき、エアシリンダ２７はストロークを残している。

そして、今度は方向切換ローラー２１がカム溝２３に沿って動き始め、シール動作を開始する。このとき、荷重受けローラー２８がストッパーピン３０の第１当接面４１に衝突して引っ掛かり、方向切換ローラー２１がカム溝２３の中間位置（左側）に移動し、バルブロッド４を右側に傾倒動作させる。これにより、第１の弁板１０が第１の開口部７に接合して、第１の開口部７を密閉した状態になり、シール動作が完了する。これが「同圧シール」動作である。

次に、図６と図７に示すように、プロセスチャンバＰＣ内のメンテナンス時には、トランスファーチャンバＴＣが真空、プロセスチャンバＰＣが大気であり、逆圧状態でプロセスチャンバＰＣ側のみをシールして密閉する。そのために、ストッパー機構６のエアピストン２９において、図６に示すように、左右両側のエア配管３９（ＡとＣ）からの圧縮空気の供給を停止し、中央のエア配管３９（Ｂ）からのみ圧縮空気を供給する。

すると、左右両側のエアピストン２９では、ピストンロッド３１がスプリング３６のばね力により中央に向かって押し付けられる。しかし、中央のエアピストン２９では、圧空供給口４０からヘッド側空間３７内へと圧縮空気が供給されるので、中央のエアピストン２９のストローク分だけピストンロッド３１がスプリング３６のばね力に抗して外側に押し戻される。そして、ピストン３５が密閉空間内の中間位置で止まり、ピストンロッド３１の先端がロッドカバー３３の外壁面から少量飛び出した状態になる。このため、ピストンロッド３１に連結されたアーム４４がジョイント４５を起点にして先程よりも小さな傾斜角度（開閉角３度）で傾く。これにより、アーム４４の上端に取り付けられたストッパーピン３０の先端がバルブロッド４のストローク方向と直交する水平方向に前進し、ローラーガイド２０の端面から第２当接面４２の部分だけが飛び出した状態になる。

ここで、方向切換ローラー２１がカム溝２３に沿って動き、シール動作を開始する。このとき、荷重受けローラー２８がストッパーピン３０の第２当接面４２に衝突し、方向切換ローラー２１がカム溝２３の中間位置（左側）から少しだけ下がった位置まで移動し、バルブロッド４を更に右側に傾倒動作させる。これにより、第１の弁板１０が第１の開口部７に先程よりも強い力で接合して、第１の開口部７を密閉した状態になり、シール動作が完了する。これが「逆圧シール」動作である。このように、ストッパーピン３０の高さ位置を可変させることにより、方向切換ローラー２１の高さ位置の違いによって、同圧シール時と逆圧シール時における第１の弁板１０の押し付け力の強弱を付けている。

最後に、図８と図９に示すように、ゲートバルブ１（１Ａ）のメンテナンス時には、トランスファーチャンバＴＣが真空、プロセスチャンバＰＣが大気であり、正圧状態でトランスファーチャンバＴＣ側のみをシールして密閉する。そのために、ストッパー機構６のエアピストン２９において、図８に示すように、すべてのエア配管３９（Ａ、Ｂ、Ｃ）からの圧縮空気の供給を停止する。これにより、左右両側のピストンロッド３１がスプリング３６のばね力で弾性復帰し、中央に向かって押し付けられた状態に戻る。このため、ピストンロッド３１に連結されたアーム４４が垂直に起立した状態になり、アーム４４の上端に取り付けられたストッパーピン３０の先端が水平方向に移動し、ローラーガイド２０の端面まで後退した状態に戻る。

ここで、エアシリンダ２６の駆動により、圧縮空気の力でカムプレート２４全体が下から押し上げられ、コイルスプリング２５を圧縮しながら、バルブロッド４がカムプレート２４に結合されたカム２２を介して所定ストローク上昇する。このとき、カムプレート２４の荷重受けローラー２８がストッパーピン３０の先端に衝突せず、バルブロッド４の規制が解除されているため、バルブロッド４はエアシリンダ２６のストローク端まで上昇動作する。その際に、方向切換ローラー２１がカム溝２３に沿って動き始め、シール動作を開始する。このとき、方向切換ローラー２１がカム溝２３の下端位置（右側）に移動し、バルブロッド４を左側に傾倒動作させる。これにより、第２の弁板１１が第２の開口部８に接合して、第２の開口部８を密閉した状態になり、シール動作が完了する。これが「正圧シール」動作である。

この「正圧シール」状態において、弁箱２のメンテナンスフランジ１５を取り外して蓋を開け、ボルト１４を緩めて第１の弁板１０をバルブロッド４から取り外せば、第１の弁板１０を弁箱２の外部へ取り出すことができる。したがって、Ｏリング１２，１３に耐性を求める側を「逆圧シール」側とすることで、「正圧シール」状態でチャンバの気密性を保ちながら、第１の弁板１０のクリーニングやＯリング１２，１３の交換等のメンテナンス作業を行うことができる。

以上説明したように、本実施形態のゲートバルブ１（１Ａ）は、エアピストン２９の制御によってアーム４４の開閉角度を調節して、ストッパーピン３０の位置を３段階に変更することが可能である。これにより、カム溝２３内で方向切換ローラー２１の位置を上端位置（中心）、中間位置（左側上）、中間位置（左側下）、下端位置（右側）に切り換えることが可能になる。したがって、（Ａ）ＯＰＥＮ、（Ｂ）プロセスチャンバＰＣ側同圧シール、（Ｃ）プロセスチャンバＰＣ側逆圧シール、（Ｄ）トランスファーチャンバＴＣ側正圧シールの４つの状態に対応することができ、両面シール構造において、片側シールの強弱を付与することができる。

以上の実施形態では、ストッパー機構６としてエアピストン２９の制御による開閉アーム式のストッパーピン３０を採用したが、これに代えて、図１０に示すようなロータリーアクチュエータ５０の電気制御又は空気制御による回転式のストッパーピン５１を採用したゲートバルブ１（１Ｂ）としても良い。

本実施形態のロータリーアクチュエータ５０は、モータ５２を備えた電動式の回転駆動機構であって、モータ５２の出力軸５３がピストンロッド５４の凹部５５に嵌め込まれて連結されている。ボディ５６にロッドカバー５７を装着した密閉空間内には、パッキン５８でシールされたピストン５９を備えており、ピストン５９と一体化されたピストンロッド５４が収容されている。ピストンロッド５４はスプリング６０で付勢され、その先端がロッドカバー５７の中央を貫通し、外部に突出した構造になっている。密閉空間内は、ピストン５９によってヘッド側空間６１とロッド側空間６２に仕切り形成されており、ヘッド側空間６１にはエア配管６３に接続された圧空供給口６４が取り付けられている。

ストッパーピン５１は、図１９に示すように、ピストンロッド５４の先端を９０度折り曲げて、高さの異なる当接面（低位置の第１当接面６５と高位置の第２当接面６６）を有するＬ字型に成形されている。モータ５２を駆動して出力軸５３が回転すると、出力軸５３に連結されたピストンロッド５４が軸心周りに回転駆動し、ピストンロッド５４の先端のストッパーピン５１が一体に回転するように構成されている。なお、本実施形態では、カムプレート２４の上面がストッパーピン５１に衝突するが、ストッパーピン５１のピン先端に、振動低減手段としてカムプレート２４との衝突時の衝撃を緩和するスリット加工やザグリ穴加工が施されていても良い。

以上が本実施形態のゲートバルブ１（１Ｂ）の構造であるが、次にその動作について説明する。ゲートバルブ１（１Ｂ）において、図１１と図１２は全開時の状態、図１３と図１４は同圧シール時の状態、図１５と図１６は逆圧シール時の状態、図１７と図１８は正圧シール時の状態を示したものである。

図１１と図１２に示すように、ゲートバルブ１（１Ｂ）の運転停止時において、ストッパー機構６のロータリーアクチュエータ５０では、エア配管６３からの圧縮空気の供給を停止しており、ピストンロッド５４がスプリング６０のばね力によりモータ５２側に向かって押し付けられている。このため、ピストンロッド５４に一体化されたストッパーピン５１の先端がカムプレート２４の側面よりも外側に後退した状態になっている。したがって、カムプレート２４がストッパーピン５１の先端に衝突せず、ストッパー機能が解除されており、バルブロッド４はエアシリンダ２７のストローク端まで上昇することが可能である。

次に、図１３と図１４に示すように、ゲートバルブ１（１Ｂ）の通常運転時には、ストッパー機構６のロータリーアクチュエータ５０において、エア配管６３から圧縮空気を供給する。これにより、圧空供給口６４からヘッド側空間６１内へと圧縮空気が供給され、ピストンロッド５４がスプリング６０のばね力に抗して外側に押し出される。そして、ピストン５９がロッドカバー５７の内壁面に突き当たり、ピストンロッド５４の先端がロッドカバー５７の外壁面から飛び出した状態になる。これにより、ピストンロッド５４に一体化されたストッパーピン５１の先端がバルブロッド４のストローク方向と直交する水平方向に前進し、カムプレート２４の側面よりも内側まで飛び出した状態になる。また、モータ５２を駆動して出力軸５３が回転し、出力軸５３に連結されたピストンロッド５４が軸心周りに回転駆動し、ストッパーピン５１は第１当接面６５が垂直下向きになる位置まで回転する。

ここで、駆動機構５のエアシリンダ２６を駆動することにより、圧縮空気の力でカムプレート２４全体が下から押し上げられ、コイルスプリング２５を圧縮しながら、バルブロッド４はカムプレート２４に結合されたカム２２を介して所定ストローク上昇する。また、ロッドガイド１７の支点ローラー１９がローラーガイド２０の溝上端に突き当たると、弁板３（１０，１１）が開口部７，８に対応する高さ位置まで移動する。

そして、今度は方向切換ローラー２１がカム溝２３に沿って動き始め、シール動作を開始する。このとき、カムプレート２４の上面がストッパーピン５１の第１当接面６５に衝突して引っ掛かり、方向切換ローラー２１がカム溝２３の中間位置（左側）に移動し、バルブロッド４を右側に傾倒動作させる。これにより、第１の弁板１０が第１の開口部７に接合して、第１の開口部７を密閉した状態になり、シール動作が完了する。これが「同圧シール」動作である。

次に、図１５と図１６に示すように、プロセスチャンバＰＣ内のメンテナンス時には、モータ５２を駆動して出力軸５３が回転し、出力軸５３に連結されたピストンロッド５４が軸心周りに回転駆動し、ストッパーピン５１は第１当接面６５が９０度横向きになり、第２当接面６６が垂直下向きになる位置まで回転する。

ここで、方向切換ローラー２１がカム溝２３に沿って動き、シール動作を開始する。このとき、カムプレート２４の上面がストッパーピン５１の第２当接面６６に衝突し、方向切換ローラー２１がカム溝２３の中間位置（左側）から少しだけ下がった位置まで移動し、バルブロッド４を更に右側に傾倒動作させる。これにより、第１の弁板１０が第１の開口部７に先程よりも強い力で接合して、第１の開口部７を密閉した状態になり、シール動作が完了する。これが「逆圧シール」動作である。このように、ストッパーピン５１の高さ位置を可変させることにより、方向切換ローラー２１の高さ位置の違いによって、同圧シール時と逆圧シール時における第１の弁板１０の押し付け力の強弱を付けている。

最後に、図１７と図１８に示すように、ゲートバルブ１（１Ｂ）のメンテナンス時には、ストッパー機構６のロータリーアクチュエータ５０において、エア配管６３からの圧縮空気の供給を停止する。これにより、ピストンロッド５４がスプリング６０のばね力で弾性復帰し、モータ５２側に向かって押し付けられた状態に戻る。このため、ピストンロッド５４に一体化されたストッパーピン５１の先端が水平方向に移動し、カムプレート２４の側面よりも外側に後退した状態に戻る。

ここで、エアシリンダ２６の駆動により、圧縮空気の力でカムプレート２４全体が下から押し上げられ、コイルスプリング２５を圧縮しながら、バルブロッド４がカムプレート２４に結合されたカム２２を介して所定ストローク上昇する。このとき、カムプレート２４がストッパーピン５１の先端に衝突せず、バルブロッド４の規制が解除されているため、バルブロッド４はエアシリンダ２６のストローク端まで上昇動作する。その際に、方向切換ローラー２１がカム溝２３に沿って動き始め、シール動作を開始する。このとき、方向切換ローラー２１がカム溝２３の下端位置（右側）に移動し、バルブロッド４を左側に傾倒動作させる。これにより、第２の弁板１１が第２の開口部８に接合して、第２の開口部８を密閉した状態になり、シール動作が完了する。これが「正圧シール」動作である。

以上説明したように、本実施形態のゲートバルブ１（１Ｂ）は、ロータリーアクチュエータ５０の電気制御によりモータ５２を駆動してピストンロッド５４の回転角度を調節し、ストッパーピン５１の位置を３段階に変更することが可能である。これにより、カム溝２３内で方向切換ローラー２１の位置を上端位置（中心）、中間位置（左側上）、中間位置（左側下）、下端位置（右側）に切り換えることが可能になる。したがって、（Ａ）ＯＰＥＮ、（Ｂ）プロセスチャンバＰＣ側同圧シール、（Ｃ）プロセスチャンバＰＣ側逆圧シール、（Ｄ）トランスファーチャンバＴＣ側正圧シールの４つの状態に対応することができ、両面シール構造において、片側シールの強弱を付与することができる。

なお、上述した実施形態では、ロータリーアクチュエータ５０について電動式の回転駆動機構としたが、これに代えて、図２０に示すように空気式の回転駆動機構を採用することもできる。このロータリーアクチュエータ５０は、ハウジング６７内に回転軸６８が収容されており、ハウジング６７内の空間が回転軸６８に一体化されたベーン６９によって２室に仕切り形成されている。一方の給排気ポート７０から室内に圧縮空気を給気し、他方の給排気ポート７１から室外に排気すると、圧縮空気に押されたベーン６９がハウジング６７の内壁をシールしながら回転する。これにより、回転軸６８に連結されたピストンロッド５４が軸心周りに回転駆動し、ピストンロッド５４の先端のストッパーピン５１が一体に回転するように構成されている。このように、ロータリーアクチュエータ５０の空気制御により、図１９の電気制御と同様に、ピストンロッド５４の回転角度を調節し、ストッパーピン５１の位置を３段階に変更することができる。

ＰＣ：プロセスチャンバ
ＴＣ：トランスファーチャンバ
１：ゲートバルブ
２：弁箱
３：弁板
４：バルブロッド
５：駆動機構
６：ストッパー機構
７：第１の開口部
８：第２の開口部
９：室内空間
１０：第１の弁板
１１：第２の弁板
１２：Ｏリング
１３：Ｏリング
１４：ボルト
１５：メンテナンスフランジ
１６：ボンネットフランジ
１７：ロッドガイド
１８：ベローズ
１９：支点ローラー
２０：ローラーガイド
２１：方向切換ローラー
２２：カム
２３：カム溝
２４：カムプレート
２５：コイルスプリング
２６：エアシリンダ
２７：ロッド
２８：荷重受けローラー
２９：エアピストン
３０：ストッパーピン
３１：ピストンロッド
３２：シリンダ
３３：ロッドカバー
３４：パッキン
３５：ピストン
３６：スプリング
３７：ヘッド側空間
３８：ロッド側空間
３９：エア配管
４０：圧空供給口
４１：第１当接面
４２：第２当接面
４３：ジョイント
４４：アーム
４５：ジョイント
５０：ロータリーアクチュエータ
５１：ストッパーピン
５２：モータ
５３：出力軸
５４：ピストンロッド
５５：凹部
５６：ボディ
５７：ロッドカバー
５８：パッキン
５９：ピストン
６０：スプリング
６１：ヘッド側空間
６２：ロッド側空間
６３：エア配管
６４：圧空供給口
６５：第１当接面
６６：第２当接面
６７：ハウジング
６８：回転軸
６９：ベーン
７０：給排気ポート
７１：給排気ポート

Claims

弁箱の両側面に設けられた開口部を、前記弁箱内に配置された弁板で開閉するゲートバルブであって、
前記弁板に結合され、前記弁箱内で昇降及び傾倒可能に支持されたバルブロッドと、
前記弁箱外に設けられ、前記バルブロッドを所定ストローク昇降及び傾倒させる駆動機構と、
前記駆動機構のストローク途中に設けられ、圧縮空気の供給又は停止により前記バルブロッドの上昇を規制又は解除するストッパー機構と、を備え、
前記ストッパー機構は、前記バルブロッドを傾倒させる前記駆動機構の高さ位置を可変させることにより、前記バルブロッドの傾斜角度を変更して、前記弁板の押し付け力の強弱を付与するようにしたことを特徴とし、
前記ストッパー機構は、前記バルブロッドのストローク方向と直交する水平方向にストッパーピンが前進又は後退して前記バルブロッドの上昇を規制又は解除する構造であり、エアピストンの制御によりアームの開閉角度を調節して、アーム先端のストッパーピンの高さ位置を可変する構造であることを特徴とするゲートバルブ。
弁箱の両側面に設けられた開口部を、前記弁箱内に配置された弁板で開閉するゲートバルブであって、
前記弁板に結合され、前記弁箱内で昇降及び傾倒可能に支持されたバルブロッドと、
前記弁箱外に設けられ、前記バルブロッドを所定ストローク昇降及び傾倒させる駆動機構と、
前記駆動機構のストローク途中に設けられ、圧縮空気の供給又は停止により前記バルブロッドの上昇を規制又は解除するストッパー機構と、を備え、
前記ストッパー機構は、前記バルブロッドを傾倒させる前記駆動機構の高さ位置を可変させることにより、前記バルブロッドの傾斜角度を変更して、前記弁板の押し付け力の強弱を付与するようにしたことを特徴とし、
前記ストッパー機構は、前記バルブロッドのストローク方向と直交する水平方向にストッパーピンが前進又は後退して前記バルブロッドの上昇を規制又は解除する構造であり、ロータリーアクチュエータの制御によりピストンロッドの回転角度を調節して、ピストンロッド先端のストッパーピンの高さ位置を可変する構造であることを特徴とするゲートバルブ。