JPS6330675A - 真空圧レギユレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は真空圧レギュレータに関し、−層詳細には、圧
電素子を含むノズルフラッパと負圧力を検出するための
圧力センサとを内蔵し、前記圧電素子に印加される電気
信号に比例して、ノズル背圧を変化させてパイロット弁
を開閉し、これによって負圧力を調整して常時所望の負
圧を精度よく得るよう構成した真空圧レギュレータに関
する。

一般に、吸着盤や半導体製造装置のように所定の負圧を
必要とする場合、その負圧をコントロールするために流
体レギュレータが広汎に採用されている。

出願人もこの種のレギュレータを開発し、例えば、実願
昭第５０−２７２１０号として実用新案登録出願を行っ
た。「真空圧力調整弁」として出願されたこのレギュレ
ータは以下の構成を有する。

すなわち、第１図に示すように、このレギュレータＡは
弁本体１と大気連通穴を有するボンネット２および前記
弁本体１とボンネット２との接合部位に張設されるダイ
ヤフラム３を含む。

この場合、ダイヤフラム３の略中央部にはダイヤフラム
受３ａが取着されており、当該ダイヤフラム受３ａには
ボンネット２側から弁本体１側に大気を導入するための
大気流入孔３ｂが穿設されている。

一方、前記弁本体１には真空ポンプに接続される第１の
ボート４と、吸着盤等の負圧機器に接続される第２のボ
ート５が形成されると共に、前記夫々のボート４．５を
連通ずる通路が画成される。前記通路には当該通路の開
閉を行う弁体６が臨んでおり、当該弁体６から延在する
ロッドは前記ダイヤフラム３の略中央部に位置して前記
大気流入孔３ｂを開閉する弁体３ｃに当接する。

前記ボンネット２の内部にばばね７が配設される。前記
ばね７の一端側は前記ダイヤフラム受３ａと係合して、
他端側はばね受板８と係合する。ばね受板８は螺子９と
螺合する。すなわち、前記ばね７は当該螺子９の螺回動
作によってその弾発力を調節するように構成される。

前記のように構成されるレギュレータＡの螺子９を螺回
してばね７に所定の弾発力を生じさせ、その弾発力でダ
イヤフラム３を押圧すると前記弁体６の通路に対する圧
接力若しくは間隙が調整されることになる。この状態で
前記第１ボート４に接続している真空ポンプを駆動する
と、第２ボート５側の圧力が低下して前記ダイヤフラム
３に押圧力が働く。そして、前記ばね７の弾発力と前記
押圧力がバランスすると、前記弁体によって第１ボート
４と第２ポート５を連通している通路が閉塞され、第２
ポート５側に接続される負圧機器に所定の負圧が生じる
。

ところで、前記のようなレギュレータＡの場合、一般的
に、負圧の設定を螺子９の先端部に係着された摘により
手動で行っているため、負圧の設定が容易に出来ないば
かりか、高精度な圧力設定をすることが到底困難である
という欠点が指摘されていた。

そこで、圧力の設定を電気信号で行い、その負圧を精度
よく保持するために電気的に制御されるアクチュエータ
を用いることが考えられる。

然しなから、この場合、前記アクチュエータ等は比較的
高価であるため、装置の製造コストが高騰するばかりか
装置全体として占有するスペースが大きくなるという不
都合を回避することが出来ない。

本発明は前記の不都合を克服するためになされたもので
あって、圧電素子を用いたノズルフラッパ機構と、この
ノズルフラッパ機構のノズル背圧によって変位するダイ
ヤフラムと、前記ダイヤフラムの変位に応じて吸引通路
を開閉制御する弁体と、吸引通路の負圧力を検出する圧
力検出センサとを一体的に組み込み、前記ノズルフラッ
パ機構を入力電気信号によって駆動してノズル背圧を変
化させ、これによって、前記弁体を直接開閉制御して負
圧力の制Ｊを精度よく行うことが可能な、しかも、構成
もＢ単で廉価に製造することが出来る真空圧レギュレー
タを提供することを目的とする。

前記の目的を達成するために、本発明は電気信号に対応
して負圧を調圧する真空圧レギュレータであって、当該
レギュレータの本体には負圧による圧力信号を電気信号
に変換するセンサを配設し、さらに前記レギュレータは
ノズルフラッパ機構と、当該ノズルフラッパ機構により
生ずるノズル背圧の変化に応じて吸引側ポートと負圧側
ポートを連通ずる通路を開閉すると共に負圧状態から圧
力を上昇させるために前記の夫々のポートに大気を導入
する給気孔の開閉を行うためのバイロフト弁部とを含み
、前記ノズル背圧はノズル背圧室から排出される流体流
量を前記ノズルフラッパ機構で制御することによって得
るように構成することを特徴とする。

次に、本発明に係る真空圧レギュレータについて好適な
実施例を挙げ、添付の図面を参照しながら以下詳細に説
明する。

第２図において、参照符号１０は本発明に係る真空圧レ
ギュレータを示し、この真空圧レギュレータ１０は本体
１２とその内部上方に設けられたノズルフラッパ機構１
４と内部下方に設けられたパイロット弁部１６とを含む
。ノズルフラッパ機構１４はパイロット弁部１６のノズ
ル背圧室１８に通ずる所定口径のノズル２０と板状のフ
ラッパ２２とから構成される。前記フラッパ２２の一端
部はノズル２０に対して所定の間隔を有して自由端とし
て位置決めされると共に、その他端部は本体１２にねじ
２４を介して固定される。前記フラッパ２２は、図に示
すように、電極が施された２枚の圧電セラミック２６ａ
、２６ｂとこれらの圧電セラミック２５ａ、２６ｂに挟
持された電極２８とからなる、所謂、電歪素子で形成さ
れ、これらの圧電セラミック２６ａ、２６ｂの夫々に結
線された導線３０を介してコントローラ３２より所定の
電圧が印加されるように構成されている。一方、バイロ
フト弁部１６は上下方向に併設された２枚のダイヤフラ
ム３４．３６とこれらのダイヤフラム３４．３６をその
略中央で所定間隔離間して保持するピストン３８と前記
ピストン３８の内部に画成され、後述する大気圧室に連
通ずる給気孔３８ａを開閉する弁体４０を含む。弁体４
０は、実質的には前記給気孔３８ａを開閉する砲弾型の
突部４２と、この突部４２から下方に延在するロッド４
４と、前記ロッド４４の先端部に固着された内弁４６と
から基本的に構成され、この弁体４０は内弁４６に押圧
するコイルスプリング４８の作用下に前記突部４２をピ
ストン３８の給気孔３８ａに圧接している。従って、通
常状態においては、内弁４６の側部は本体１２によって
画成される弁座５０に対して着座し、本体１２に画成さ
れて後述する真空ポンプに接続する第１のポート５２と
負圧機器と接続する第２のポート５４とを連通ずる通路
５６、室５８、通路６０の連通状態を遮断する。

次に、本体１２には前記第１ボート５２の上方にあって
供給される空気を導入するための第３のポート６２が画
成され、この第３ポート６２は通路６４ａ、６４ｂ、６
４ｃ、６４ｄおよび６４Ｑを介してノズル背圧室１８に
連通している。この場合、通路６４ｄにはオリフィス６
６が配設される。なお、通路６４ｂからは通路６４ｆが
分岐し、ダイヤフラム３４と３６とにより画成される供
給圧力室６８に連通している。また、ダイヤフラム３６
と本体１２により画成される大気圧室７０は通路７２を
介して大気側と連通状態にある。なお、第２ポート５４
からは通路７４ａ、７４ｂ、７４ｃが延在し、本体１２
に画成された凹部７６に連通している。この凹部７６に
は圧力センサ７８が固着され、この圧力センサ７８は、
例えば、その内部に図示しない半導体ダイヤフラムを含
む。この半導体ダイヤフラムの変位量は電圧の変化量と
して取り出され、導線８０を介してコントローラ３２に
導入されるよう構成している。すなわち、通路７４ａ乃
至７４Ｃを介して負圧力がこの圧力センサ７８に導入さ
れると、半導体ダイヤフラムの変位により電気抵抗の値
が変化し、これを利用して前記負圧力を電気信号として
検出することが可能である。

次いで、第３図に示すように、本発明に係る真空圧レギ
ュレータ１０の第１ポート５２に管路９０の一端側を接
続し、当該管路９０の他端側には真空ポンプ９２を接続
する。一方、第２ボート５４には管路９４によって負圧
機器９６を接続すると共に、前記管路９４はその途中で
分岐して真空計９８に接続している。また、第３ポート
６２には空気供給源１００からの管路１０２がその途上
にリリーフ弁１０４を介装して接続される。

本発明に係る真空圧レギュレータは基本的には以上のよ
うに構成されるものであり、次にその作用並びに効果に
ついて説明する。

先ず、第４図に示すように、人力電気信号をコントロー
ラ３２に供給すると、このコントローラ３２は導線３０
を介してノズルフラッパ機構１４に所定の電圧を印加す
る。すなわち、フラッパ２２を構成する圧電セラミック
２５ａ、２６ｂはコントローラ３２から供給される電圧
の極性によって変位し、この結果、ノズル２０を介して
ノズル背圧室１８のノズル背圧が変化する。例えば、以
上のような作用によって、前記フラッパ２２がノズル２
０を閉塞する方向に撓むとすると、前記ノズル背圧室１
８のノズル背圧が空気供給源＋００から第３ボート６２
を介して供給される空気によって高まることになる。こ
の場合には、前記ノズル背圧がダイヤフラム３４の上面
に作用して、ピストン３８が矢印Ａで示すように下降変
位し、これに伴って、弁体４０の突部４２を押圧する。

この押圧力はコイルスプリング４８の弾発力に抗して弁
体４０を押し下げ、この結果、第１ポート５２）通路５
６、室５８、通路６０が夫々連通状態となり、前記第１
ポート５２に接続される真空ポンプ９２の吸引作用下に
第２ボート５４側の圧力が負圧となる。

一方、第２ボート５４側の負圧力は通路７４ａ、７４ｂ
、７４ｃを介して凹部７６に至り、圧力センサ７８の半
導体ダイヤフラムを変位する。その変位力によって半導
体ダイヤフラムは抵抗値を変化させ、その抵抗値に対応
する電圧を発生させてこれを導線８０を介してコントロ
ーラ３２に送給する。すなわち、前記圧力センサ７８の
出力信号がコントローラ３２にフィードバックされるこ
とになる。この場合、第４図に示すように、圧力センサ
７８のフィードバック信号をモニタにより監視すること
が可能である。そして、コントローラ３２ではこのフィ
ードバック信号と前記入力信号とを比較し、差があれば
修正するように再び電圧に係る電気信号をノズルフラッ
パ機構１４の電歪素子からなるフラッパ２２に印加する
。すなわち、フラッパ２２に対してその差圧に係る電圧
を供与し、このようにして常に入力信号とフィードバッ
ク信号とを付き合わせた制御がこのコントローラ３２を
介して行われる。最終的には入力信号と出力信号とがそ
の差を顕さなくなった時、平衡することになる。このよ
うな平衡状態に至ると入力信号に比例した負圧が第２ポ
ート５４を介して負圧機器９６に得られることになる。

そして、真空ポンプ９２を停止すると共に空気供給源１
００からの空気の供給を停止することによって第１ポー
ト５２）第２ポート５４および前記第２ボート５４に連
通する負圧機器９６の内部の負圧力が上昇する。すなわ
ち、空気供給源ｔｏｏから供給される空気を停止すると
ノズル背圧室１８の背圧が低下する。これに伴って、弁
体４０がコイルスプリング４８の押圧作用下に上昇移動
しようとするが、第１ポート５２乃至第２ボート５４側
は負圧であり、一方、突部４２が当接する給気孔３８ａ
側は大気圧であるため、弁体４０は当該給気孔３８ａ側
の大気圧によって下方へ押圧される。

この押圧力は前記コイルスプリング４８の押圧作用に抗
して弁体４０の上昇を阻止するため、ピストン３８のみ
が上昇する。従って、給気孔３８ａが開口し、これによ
って空気が第１ポート５２）第２ポート５４および負圧
機器９６側へ流入して圧力が上昇する。

以上のように、本発明によれば、負圧力はノズルフラッ
パ機構を活用した高精度の電気−圧力変換センサでフィ
ードバックされている。従って、結果的には電気信号で
容易且つ高精度な負圧力の制御を行うことが可能となる
。しかも、以上の実施例から容易に諒解されるように、
構成も極めて筒車であり、このため、その製造コストを
低減することが出来る。

また、ノズル背圧を制御する機構としては電歪素子を採
用している。従って、電気的に制御がし易く、さらに、
小型化に優れ、繰返し疲労に対しても極めて強い特性を
呈する。この結果、真空圧レギュレータの耐用年数を著
しく増加することが出来るという効果が得られる。

以上、本発明について好適な実施例を挙げて説明したが
、本発明はこの実施例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種々の改良並びに設
計の変更が可能なことは勿論である。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術に係る真空圧方便整弁を示す縦断面図
、 第２図は本発明に係る真空圧レギュレータの縦断説明図
、 第３図は本発明に係る真空圧レギュレータの実施例を示
す配管系統図、 第４図は本発明に係る真空圧レギュレータの作用を示す
ブロック図である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）電気信号に対応して負圧を調圧する真空圧レギュ
   レータであって、当該レギュレータの本体には負圧によ
   る圧力信号を電気信号に変換するセンサを配設し、さら
   に前記レギュレータはノズルフラッパ機構と、当該ノズ
   ルフラッパ機構により生ずるノズル背圧の変化に応じて
   吸引側ポートと負圧側ポートを連通する通路を開閉する
   と共に負圧状態から圧力を上昇させるために前記の夫々
   のポートに大気を導入する給気孔の開閉を行うためのパ
   イロット弁部とを含み、前記ノズル背圧はノズル背圧室
   から排出される流体流量を前記ノズルフラッパ機構で制
   御することによって得るように構成することを特徴とす
   る真空圧レギュレータ。
2. （２）特許請求の範囲第１項記載のレギュレータにおい
   て、ノズルフラッパ機構は平板状の電歪素子を含むこと
   からなる真空圧レギュレータ。
3. （３）特許請求の範囲第１項または第２項記載のレギュ
   レータにおいて、センサの出力はコントローラに導出さ
   れ、このコントローラで出力信号と電気的に比較され、
   その偏差によりさらに前記コントローラからノズルフラ
   ッパ機構に付勢信号を送給するようにフィードバック系
   を構成してなる真空圧レギュレータ。
4. （４）特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記
   載のレギュレータにおいて、パイロット弁部は実際に開
   閉を行う弁体と、給気孔が穿設されるピストンを含むこ
   とからなる真空圧レギュレータ。