KR101234710B1 - 게이트 밸브 - Google Patents

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히로시 오가와
히로미 시모다
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에스엠시 가부시키가이샤
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Abstract

에어 실린더로 조작되는 구동 베이스와, 밸브판과 일체의 밸브 샤프트에 고정된 레버 부재 사이에 상기 구동 베이스와 레버 부재를 변위 가능하게 연결하는 연결 기구와, 상기 레버 부재를 경사 이동시키는 캠 기구를 개재시킴과 아울러 상기 레버 부재를 밸브판의 대향 위치 또는 전개 위치에서 정지시키는 스토퍼 기구를 제공하고, 이 스토퍼 기구에서 레버 부재를 상기 대향 위치 또는 전개 위치에 정지시킨 후 상기 레버 부재를 상기 캠 기구에서 경사 이동시킴으로써 상기 밸브판을 경사지게 하여 밸브 시일을 개구 주변의 밸브 시트부 또는 벽면에 압착한다.

Description

게이트 밸브{GATE VALVE}
본 발명은 반도체 처리 장치에 있어서의 진공 챔버에 부착되고, 이 진공 챔버로 통하는 개구의 개폐에 사용되는 게이트 밸브에 관한 것이다.
하기의 특허문헌 1이나 특허문헌 2에 기재되어 있는 바와 같이, 반도체 처리 장치에 있어서는 진공 챔버로 통하는 개구의 개폐에 게이트 밸브가 사용된다. 이 게이트 밸브는 상기 개구를 개폐하는 밸브판을 구비하고 있고, 상기 밸브판으로 상기 개구를 폐쇄할 때는 에어 실린더로 상기 밸브판을 개구와 대향하는 대향 위치로 이동시킨 후 상기 밸브판을 기울여서 밸브 시일을 개구 주변의 밸브 시트부에 압착하고, 상기 개구를 전개(全開)로 할 때는 상기 밸브 시일을 밸브 시트부로부터 배반시킨 후 에어 실린더로 상기 밸브판을 상기 개구와 비대향이 되는 전개 위치까지 이동시켜서 그 위치에 대기시키도록 한다.
그런데, 밸브판이 상기 전개 위치에서 대기하고 있을 때, 상기 밸브판은 상기 개구가 형성된 벽과 마주 향하고 있지만, 상기 밸브판과 벽면 사이에 간극이 있기 때문에 프로세스 가스 등의 부식성 유체가 이 간극 내에 유입되고, 플라즈마 어텍이나 석출물의 부착 등에 의해 밸브판의 표면, 특히 밸브 시일이 손상을 받기 쉽다. 따라서, 밸브판의 청소나 밸브 시일의 교환 등을 빈번히 행하지 않으면 안되었다.
한편, 특허문헌 3에는 이러한 문제를 해소할 수 있는 게이트 밸브가 개시되어 있다. 이 게이트 밸브는 밸브판이 상기 개구와 비대향인 전개 위치로 이동했을 때 상기 밸브판을 경사지게 함으로써 밸브 시일을 벽면에 압착하여 시일 상태로 하도록 구성되어 있다. 이에 따라, 밸브판 및 밸브 시일의 부식성 유체와 접촉하는 면적이 작아지기 때문에 플라즈마 어텍이나 석출물의 부착 등에 의한 이들 밸브판 및 밸브 시일의 손상을 적게 할 수 있다.
그러나, 상기 특허문헌 3에 기재된 게이트 밸브는 밸브판을 개구의 폐쇄 위치와 전개 위치로 이동시키는 조작과, 상기 밸브판을 상기 폐쇄 위치 및 전개 위치에서 경사지게 하여 밸브 시일을 밸브 시트부 및 벽면에 압착하는 조작을 복수(3개)의 에어 실린더를 조합시켜 행하기 때문에 구조 및 제어계가 복잡해지는 문제를 갖고 있다.
: 일본 특허 공개 2000-356271호 공보 : 일본 특허 공개 2005-291221호 공보 : 일본 특허 제3586657호 공보
본 발명의 목적은 밸브판을 폐쇄 위치와 전개 위치로 이동시키는 조작과, 상기 밸브판을 상기 폐쇄 위치 및 전개 위치에서 경사지게 하여 밸브 시일을 개구 주변의 밸브 시트부 및 벽면에 압착하는 조작을 1개의 에어 실린더를 사용해서 행할 수 있는 구조가 간단하고 에어 실린더를 위한 제어계도 간단한 게이트 밸브를 제공하는 것에 있다.
상기 목적을 달성하기 위해서, 본 발명에 의하면, 진공 챔버로 통하는 개구를 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판에 제공된 밸브 시일과, 상기 밸브판에 연결된 밸브 샤프트와, 상기 밸브판을 개폐 조작하는 에어 실린더와, 상기 에어 실린더와 상기 밸브 샤프트 사이에 개설(介設)된 작동 기구를 구비하고, 상기 작동 기구를 통해 상기 에어 실린더로 밸브 샤프트를 조작함으로써 상기 밸브판을 상기 개구에 대향하는 대향 위치와, 밸브 시일을 상기 개구 주변의 밸브 시트부에 압착해서 상기 개구를 닫는 폐쇄 시일 위치와, 상기 개구와 비대향인 전개 위치와, 상기 전개 위치에 있어서 밸브 시일을 상기 개구가 형성된 벽의 벽면에 압착하는 개방 시일 위치로 이행시키는 게이트 밸브가 제공된다.
상기 작동 기구는 상기 에어 실린더의 피스톤 로드에 부착된 구동 베이스와, 상기 밸브 샤프트에 부착된 레버 부재와, 상기 레버 부재와 상기 구동 베이스를 상대적으로 변위 가능하게 연결하는 연결 기구와, 상기 레버 부재를 경사 이동시키는 캠 기구와, 상기 레버 부재를 밸브판의 상기 대향 위치 또는 전개 위치에서 정지시키는 스토퍼 기구를 구비하고 있다.
상기 캠 기구는 상기 구동 베이스에 형성된 캠 홈과, 상기 레버 부재에 부착된 캠 팔로워(cam follower)로 형성되고, 상기 캠 팔로워는 상기 캠 홈 내를 상기 캠 홈의 중앙에 맞물리는 중간 맞물림 위치로부터 상기 구동 베이스와 레버 부재의 상대적인 변위에 의해 상기 캠 홈의 일단의 제 1 맞물림 위치 또는 타단의 제 2 맞물림 위치로 이동 가능하고, 그 이동에 의해 상기 레버 부재와 밸브 샤프트와 밸브판을 일체로 경사 이동시킨다.
또한, 상기 연결 기구는 연결 테이블과, 상기 연결 테이블과 상기 레버 부재 사이에 개설된 레버 스프링과, 상기 연결 테이블과 상기 구동 베이스 사이에 개설된 가이드 스프링을 구비하고 있고, 상기 캠 팔로워가 중간 맞물림 위치에 있을 때에는 상기 구동 베이스와 레버 부재를 일체 상태로 하고, 상기 캠 팔로워가 상기 캠 홈 내를 중간 맞물림 위치로부터 제 1 맞물림 위치 또는 제 2 맞물림 위치로 이동할 때에는 상기 레버 스프링 또는 가이드 스프링의 변형에 의해 상기 구동 베이스와 레버 부재를 상대적으로 변위시켜서 상기 레버 부재의 경사 이동을 가능하게 한다.
또한, 상기 스토퍼 기구는 상기 레버 부재에 제공된 제 1 접촉 부재 및 제 2 접촉 부재와, 상기 에어 실린더와 고정 관계에 있는 제 1 스토퍼 및 제 2 스토퍼를 구비하고, 한쪽의 접촉 부재와 한쪽의 스토퍼의 접촉에 의해 레버 부재를 상기 대향 위치에서 정지시키고, 다른쪽의 접촉 부재와 다른쪽의 스토퍼의 접촉에 의해 레버 부재를 상기 전개 위치에서 정지시키게 되어 있다.
본 발명에 있어서는 상기 구동 베이스에 테이블 받침과 베이스 스프링 받침이 상기 구동 베이스의 이동 방향으로 간격을 두고 형성되고, 또한 상기 레버 부재에 레버 스프링 받침이 상기 베이스 스프링 받침을 통해 상기 테이블 받침과 반대 위치를 차지하도록 형성되어 있고, 상기 테이블 받침과 베이스 스프링 받침 사이에 상기 연결 테이블이 변위 가능하게 배치되고, 상기 연결 테이블과 상기 레버 스프링 받침 사이에 상기 레버 스프링이 개설됨과 아울러 상기 연결 테이블과 상기 베이스 스프링 받침 사이에 상기 가이드 스프링이 개설되어 있다.
본 발명에 있어서 바람직하게는 상기 연결 테이블의 가이드를 위해 상기 테이블 받침과 베이스 스프링 받침에 2개의 평행한 가이드 샤프트가 상기 연결 테이블을 관통하도록 부착되고, 각 가이드 샤프트를 둘러싸도록 2개의 코일 형상을 한 상기 가이드 스프링이 제공되어 있는 것이다.
또한, 본 발명에 있어서는 상기 캠 팔로워가 캠 홈 내를 중간 맞물림 위치로부터 제 1 맞물림 위치로 이동할 때, 상기 연결 테이블이 구동 베이스에 록킹되어 레버 스프링이 변형되고, 상기 캠 팔로워가 캠 홈 내를 중간 맞물림 위치로부터 제 2 맞물림 위치로 이동할 때, 상기 연결 테이블이 레버 부재에 록킹되어 가이드 스프링이 변형되는 것이 바람직하다.
본 발명의 바람직한 구성 실시형태에서는 상기 에어 실린더의 좌우 양측에 밸브판의 양단에 연결된 2개의 밸브 샤프트와, 각 밸브 샤프트에 대응하는 2세트의 작동 기구가 상기 에어 실린더를 통해 대칭으로 배치되어 있는 것이다.
본 발명의 게이트 밸브는 에어 실린더로 조작되는 구동 베이스와, 밸브 샤프트에 부착된 레버 부재 사이에 스프링을 사용한 연결 기구와 캠 기구를 개재시킴과 아울러 레버 부재를 밸브판의 대향 위치 또는 전개 위치에서 정지시키는 스토퍼 기구를 설치함으로써 밸브판을 상기 대향 위치와 전개 위치로 이동시키는 조작과, 상기 밸브판을 이들 대향 위치 및 전개 위치에서 경사 이동시켜서 밸브 시일을 개구 주변의 밸브 시트부 및 벽면에 접촉시키는 조작을 1개의 에어 실린더를 사용해서 행할 수 있고, 이 결과, 게이트 밸브의 구조 및 에어 실린더의 제어계를 간단하게 할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태를 밸브 상자 및 작동부 하우징을 생략해서 나타낸 중간 동작 상태에서의 사시도이다.
도 2는 도 1의 부분 파단 정면도이다.
도 3은 도 2의 우측면도이다.
도 4는 도 2의 Ⅳ-Ⅳ선 단면도이다.
도 5는 밸브판이 대향 위치에 있는 동작 상태에서의 우측면도이다.
도 6은 도 5와 동일 동작 상태에 있어서의 도 4와 동일 위치에서의 단면도이다.
도 7은 밸브판이 폐쇄 시일 위치에 있는 동작 상태에서의 우측면도이다.
도 8은 도 7과 동일 동작 상태에 있어서의 도 4와 동일 위치에서의 단면도이다.
도 9는 밸브판이 전개 위치에 있는 동작 상태에서의 우측면도이다.
도 10은 도 9와 동일 동작 상태에 있어서의 도 4와 동일 위치에서의 단면도이다.
도 11은 밸브판이 개방 시일 위치에 있는 동작 상태에서의 우측면도이다.
도 12는 도 11과 동일 동작 상태에 있어서의 도 4와 동일 위치에서의 단면도이다.
도면은 본 발명에 의한 게이트 밸브의 일실시형태를 나타내고 있다. 이 게이트 밸브는 반도체 처리 장치의 진공 챔버(70)(도 3 참조)에 접속되어서 상기 진공 챔버(70)로 통하는 개구(4)를 개폐하는 것이고, 상기 진공 챔버(70)의 배기나 상기 진공 챔버(70)에 대한 반도체 웨이퍼의 출입시 등에 상기 개구(4)를 개폐하는 것이다. 이 게이트 밸브는, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 진공 챔버(70)에 접속되는 밸브 상자(1)와, 상기 밸브 상자(1)의 하부에 접속된 작동부 하우징(2)을 구비하고 있다.
상기 밸브 상자(1)는 사각 상자형을 하고 있고, 마주 대하는 전후의 벽(1a 및 1b)에 상기 진공 챔버(70)로 통하는 옆으로 긴 직사각형의 개구(4)와 개구(5)가 형성되고, 상기 밸브 상자(1)의 내부에 전방 벽(1a)의 개구(4)를 개폐하는 옆으로 긴 직사각형의 밸브판(6)이 수용되어 있다. 그리고, 상기 전방 벽(1a)의 내면에 상기 개구(4)를 둘러싸도록 직사각형 또는 타원형의 밸브 시트부(7)가 형성되고, 상기 밸브판(6)의 전면(前面)에 상기 밸브 시트부(7)에 접촉해서 상기 개구(4)를 폐쇄하는 직사각형 또는 타원형의 밸브 시일(8)이 장착되어 있다.
또한, 상기 밸브판(6)의 상단부에는 연통 구멍(6a)이 형성되고, 상기 밸브판(6)이 상기 개구(4)를 전개로 하는 위치에 대기하고 있는 경우에 상기 연통 구멍(6a)에 의해 상기 개구(4)와 개구(5)가 지장없이 연통되게 되어 있다. 그러나, 상기 연통 구멍(6a)은 반드시 필요하지는 않고, 밸브판(6)의 상기 연통 구멍(6a)이 형성되어 있는 상단부는 없어도 상관없다.
상기 밸브판(6)의 좌우 양단부에는 2개의 밸브 샤프트(10)의 상단이 연결되고, 상기 밸브 샤프트(10)의 하단부는 상기 밸브 상자(1)의 저벽(1c)과 작동부 하우징(2)의 상단의 보닛 플레이트(2a)를 경사 이동 가능하도록 관통하고, 상기 작동부 하우징(2)의 내부에까지 연장되어 있다.
상기 작동부 하우징(2)의 내부에는 단일의 에어 실린더(11)와, 상기 에어 실린더(11)와 상기 2개의 밸브 샤프트(10) 사이에 개설된 2세트의 작동 기구(12)가 배치되고, 상기 단일의 에어 실린더(11)에 의해 2세트의 작동 기구(12)를 통해 2개의 밸브 샤프트(10)를 조작함으로써 상기 밸브판(6)이 상기 개구(4)에 대향하는 대향 위치(도 5, 도 6)와, 밸브 시일(8)을 밸브 시트부(7)에 압착하여 상기 개구(4)를 폐쇄하는 폐쇄 시일 위치(도 7, 도 8)와, 상기 개구(4)와 비대향의 위치인 전개 위치(도 9, 도 10)와, 상기 전개 위치에 있어서 밸브 시일(8)을 밸브 상자(1)의 전방 벽(1a)의 벽면(9)에 압착하는 개방 시일 위치(도 11, 도 12)를 차지하도록 구성되어 있다.
또한, 게이트 밸브의 실제의 조작에 있어서, 밸브판(6)으로 개구(4)를 폐쇄할 경우에는 상기 밸브판(6)이 도 11, 도 12의 개방 시일 위치로부터 도 9, 도 10의 전개 위치, 도 5, 도 6의 대향 위치, 도 7, 도 8의 폐쇄 시일 위치로 순차 동작하고, 개구(4)를 개방할 경우에는 이것과 역의 순번으로 동작하지만, 설명의 편의상, 본 게이트 밸브 구성의 설명은, 도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 밸브판(6)이 중간 동작 위치에 있는 경우에 대해서 설명한다.
상기 에어 실린더(11)는 각기둥 형상을 한 실린더 바디(15)와, 상기 실린더 바디(15)의 내부의 피스톤(16)과, 상기 피스톤(16)에 연결된 피스톤 로드(17)를 구비한 것이고, 상기 보닛 플레이트(2a)의 하면에 피스톤 로드(17)가 하향으로 신축하는 자세로 수직으로 고정되고, 상기 에어 실린더(11)의 좌우 양측의 위치에 상기 2개의 밸브 샤프트(10)와 2세트의 작동 기구(12)가 상기 에어 실린더(11)를 통해 대칭으로 배치되어 있다. 따라서, 상기 에어 실린더(11)의 중심 축선(L)과 게이트 밸브의 중심 축선은 일치하고 있다.
상기 작동 기구(12)는 상기 에어 실린더(11)의 피스톤 로드(17)에 연결되어서 상기 피스톤 로드(17)와 함께 이동하는 구동 베이스(20)와, 상기 밸브 샤프트(10)에 고정되어서 상기 밸브 샤프트(10)와 함께 이동하는 레버 부재(21)와, 상기 레버 부재(21)와 상기 구동 베이스(20)를 상대적으로 변위 가능하도록 연결하는 연결 기구(22)와, 상기 레버 부재(21)를 경사 이동시키는 캠 기구(23)와, 상기 레버 부재(21)를 상기 밸브판(6)의 대향 위치 또는 전개 위치에 정지시키는 스토퍼 기구(24)를 구비하고 있다.
상기 구동 베이스(20)는 중앙부가 상기 피스톤 로드(17)에 연결되어서 좌우로 균등하게 연장되는 1장의 플레이트 형상의 부재(20A)로 이루어진 것이고, 상기 부재(20A)의 우반부가 우측의 작동 기구(12)의 구동 베이스(20)를 형성하고, 좌반부가 좌측의 작동 기구(12)의 구동 베이스(20)를 형성하고 있다.
또한, 상기 레버 부재(21)는 U자형을 한 1개의 부재(21A)에 의해 형성되어 있고, 상기 부재(21A)가 이 부재의 수평한 저판(底板) 중앙의 구멍을 피스톤 로드(17)가 자유롭게 관통하는 상태에서 상기 구동 베이스(20)와 보닛 플레이트(2a) 사이에 상기 실린더 바디(15)의 측면을 따라 변위하도록 배치되어 있다. 그리고, 이 부재(21A)의 우반부가 우측의 작동 기구(12)의 레버 부재(21)를 형성하고, 좌반부가 좌측의 작동 기구(12)의 레버 부재(21)를 형성하고 있다. 상기 레버 부재(21)는 그 측면에 샤프트 설치부(26)를 구비하고, 이 샤프트 설치부(26)의 위치에서 상기 밸브 샤프트(10)의 하단에 너트(27)에 의해 고정되어 있다.
상기 보닛 플레이트(2a)에 부착된 통 형상의 지지 부재(29)와 밸브 샤프트(10)에 부착된 환상의 지지 부재(30)에 상기 밸브 샤프트(10)의 일부를 둘러싸도록 신축 가능한 벨로스(bellows)(31)의 양단이 연결되고, 이 벨로스(31)에 의해 상기 밸브 상자(1)의 내부와 작동부 하우징(2)의 내부가 서로 차단되고, 밸브 상자(1) 내의 프로세스 가스가 작동부 하우징(2)의 내부에 유입되지 않게 되어 있다.
상기 캠 기구(23)를 형성하기 위해서 상기 구동 베이스(20)에는 그 단부로부터 약간 내측, 즉 중심 축선(L)측으로 치우친 위치에 상기 레버 부재(21)의 외면을 따라 중심 축선(L) 방향[구동 베이스(20)의 이동 방향]으로 연장된 캠판(34)이 고정되고, 상기 캠판(34)에 중앙에서 く자형으로 절곡된 형태의 캠 홈(35)이 형성되어 있다.
이에 대하여, 상기 레버 부재(21)의 하단부의 외측면에는 상기 캠 홈(35)을 관통해서 상기 구동 베이스(20)의 단부 근방까지 수평으로 연장된 캠 샤프트(36)가 고정되고, 상기 캠 샤프트(36)의 중간 위치에 롤러로 이루어진 캠 팔로워(37)가 회전 가능하게 부착되고, 상기 캠 팔로워(37)가 상기 캠 홈(35)에 맞물려져 있다. 상기 캠 팔로워(37)는 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)가 일정한 위치 관계를 유지한 채 상대적으로 변위하지 않는 상태(일체 상태)를 유지하고 있을 때에는 상기 캠 홈(35)의 중앙에 맞물리는 중간 맞물림 위치(A)를 차지하고, 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)가 상대적으로 변위하면 상기 중간 맞물림 위치(A)로부터 캠 홈(35)의 일단의 제 1 맞물림 위치(B) 또는 타단의 제 2 맞물림 위치(C)로 이동 가능하다. 그리고, 상기 캠 팔로워(37)의 이동에 의해 상기 캠 홈(35)의 경사를 따라 상기 레버 부재(21)와 밸브 샤프트(10)와 밸브판(6)이 일체가 되어서 경사 이동하고, 상기 밸브판(6)이 상기 폐쇄 시일 위치(도 8) 또는 개방 시일 위치(도 12)를 차지하게 되어 있다.
또한, 상기 연결 기구(22)를 구성하기 위해서 상기 구동 베이스(20)의 단부에 테이블 받침(40)이 형성됨과 아울러 상기 캠판(34)의 상단부 외측면에 플레이트 형상의 베이스 스프링 받침(41)이 상기 테이블 받침(40)과 평행하게 고정되고, 이들 테이블 받침(40)과 베이스 스프링 받침(41) 사이에 판 형상을 한 연결 테이블(42)이 2개의 평행한 가이드 샤프트(43)를 따라 변위 가능하도록 배치되어 있다. 상기 가이드 샤프트(43)는 중심 축선(L)과 평행으로 배치되어서 상하단이 상기 테이블 받침(40)과 베이스 스프링 받침(41)에 고정되고, 상기 연결 테이블(42)을 관통하고 있다. 또한, 상기 연결 테이블(42)의 상면에는 엎어놓은 홈형의 록킹 부재(44)가 고정되고, 이 록킹 부재(44)의 엎어놓은 홈의 내부에 상기 캠 샤프트(36)의 단부가 진입되어 있다.
한편, 상기 레버 부재(21)의 샤프트 설치부(26)에는 레버 스프링 받침(45)이 형성되고, 이 레버 스프링 받침(45)은 상기 베이스 스프링 받침(41)을 통해 상기 테이블 받침(40)과 반대측의 위치를 차지하고 있다. 그리고, 이 레버 스프링 받침(45)과 상기 연결 테이블(42)의 록킹 부재(44) 사이에 코일 형상을 한 1개의 레버 스프링(47)이 베이스 스프링 받침(41)에 형성된 구멍(41a)을 관통한 상태에서 압축 상태로 개설되고, 또한 상기 연결 테이블(42)과 상기 베이스 스프링 받침(41) 사이에 상기 가이드 샤프트(43)를 둘러싸도록 코일 형상을 한 2개의 가이드 스프링(48)이 압축 상태로 개설되어 있다.
상기 연결 테이블(42)은 평소는 상기 레버 스프링(47)과 가이드 스프링(48)의 바이어싱 포오스(biasing force)에 의해 구동 베이스(20)의 테이블 받침(40)에 압착되고, 그것에 의해서 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)가 서로 일정한 위치 관계를 유지한 채 상대적으로 변위하지 않는 일체 상태를 유지하고 있다. 이때, 상기 캠 팔로워(37)는 캠 홈(35) 중앙의 중간 맞물림 위치(A)를 차지하고 있다. 또한, 연결 테이블(42)의 록킹 부재(44)는 캠 샤프트(36)에 위로부터 접촉한 상태에 있지만 상기 캠 샤프트(36)에 의해 들어 올려져서 연결 테이블(42)을 상기 테이블 받침(40)으로부터 부상시킬때 까지는 이르지 않고 있다.
그리고, 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)가 일체 상태를 유지한 채 에어 실린더(11)에 의해 상기 대향 위치 또는 전개 위치로 이동하고, 스토퍼 기구(24)에 의해 레버 부재(21)가 그 위치에 정지한 후 더욱 구동 베이스(20)가 이동하면 캠 홈(35)이 캠 팔로워(37)에 대하여 변위되기 때문에 상기 캠 팔로워(37)가 상기 제 1 맞물림 위치(B) 또는 제 2 맞물림 위치(C)로 상대적으로 이동하게 되어 있다. 이 경우, 구동 베이스(20)[캠 홈(35)]의 상방으로의 이동에 의해 상기 캠 팔로워(37)가 중간 맞물림 위치(A)로부터 캠 홈(35) 하단의 제 1 맞물림 위치(B)로 이동할 때에는 상기 연결 테이블(42)이 구동 베이스(20)에 록킹된 채 상기 구동 베이스(20)와 일체로 이동하기 때문에 레버 스프링(47)이 압축된다. 또한, 구동 베이스(20)[캠 홈(35)]의 하방으로의 이동에 의해 상기 캠 팔로워(37)가 중간 맞물림 위치(A)로부터 캠 홈(35) 상단의 제 2 맞물림 위치(C)로 이동할 때에는 상기 연결 테이블(42)의 록킹 부재(44)가 캠 샤프트(36)에 록킹되어 상기 연결 테이블(42)이 레버 부재(21)에 록킹되기 때문에 상기 연결 테이블(42)도 그 위치에 정지하고, 가이드 스프링(48)이 압축된다.
상기 스토퍼 기구(24)는 레버 부재(21)에 상기 레버 부재(21)의 이동 방향으로 간격을 두고 제공된 제 1 접촉 부재(51) 및 제 2 접촉 부재(52)와, 에어 실린더(11)의 실린더 바디(15)와 고정 관계를 이루도록 배치된 제 1 스토퍼(53) 및 제 2 스토퍼(54)로 형성되어 있다.
상기 제 1 접촉 부재(51) 및 제 2 접촉 부재(52)는 롤러에 의해 형성되어 있고, 제 1 접촉 부재(51)가 레버 부재(21)의 상부측에 배치되고, 제 2 접촉 부재(52)가 레버 부재(21)의 하부측에 배치되어 있다.
이에 대하여, 상기 제 1 스토퍼(53) 및 제 2 스토퍼(54)는 상기 롤러가 감합될 수 있도록 오목 형상을 이루고, 상기 제 1 스토퍼(53)가 보닛 플레이트(2a)의 하면에 제공되고, 제 2 스토퍼(54)가 실린더 바디(15)의 측면에 형성되어 있다.
그리고, 상기 제 1 접촉 부재(51)가 제 1 스토퍼(53)에 접촉하는 위치가 밸브판(6)의 대향 위치이며, 또한, 상기 제 2 접촉 부재(52)가 제 2 스토퍼(54)에 접촉하는 위치가 밸브판(6)의 전개 위치이며, 이들 위치에서 상기 레버 부재(21)가 이동을 정지한다.
상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)에는 이들 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)가 일체 상태에 있는 경우에 레버 부재(21)가 기울지 않도록 하기 위한 자세 제어 기구(25)가 제공되어 있다. 이 자세 제어 기구(25)는 상기 캠판(34)의 상단에 고정된 홈 플레이트(57)와, 상기 레버 부재(21)의 측면에 부착된 록킹 핀(58)으로 형성되어 있다.
상기 홈 플레이트(57)에는 그 상단으로부터 하방을 향해서 록킹 홈(59)이 형성되고, 상기 록킹 홈(59)의 홈 폭은 상단부에서 부분적으로 좁아지고, 그 이외의 부분에서 넓어진다.
상기 록킹 핀(58)은 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)가 일체 상태에 있는 경우에 상기 록킹 홈(59) 상단의 홈 폭이 좁은 부분에 맞물리고, 이에 따라 상기 레버 부재(21)의 경사를 방지하고, 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)가 상대적으로 변위하면 상기 록킹 홈(59) 내를 홈 폭이 넓은 부분으로 이동하거나 상기 록킹 홈(59)으로부터 벗어나거나 함으로써 상기 레버 부재(21)의 경사를 허용한다. 즉, 구동 베이스(20)가 폐쇄 시일 위치를 향해서 상방으로 이동할 때 상기 록킹 핀(58)은 상기 록킹 홈(59) 내를 홈 폭이 넓은 부분으로 이동하고, 구동 베이스(20)가 개방 시일 위치를 향해서 하방으로 이동할 때 상기 록킹 핀(58)은 상기 록킹 홈(59)으로부터 상방으로 빠져 나간 위치를 차지한다.
또한, 상기 에어 실린더(11)의 내부의 피스톤(16)의 양측에 있는 제 1 및 제 2의 2개의 압력실(61a, 61b)에 압축 에어를 급배하기 위해서 각 압력실(61a, 61b)에 개별로 통하는 제 1 및 제 2의 2개의 도관(62a, 62b)이 실린더 바디(15)로부터 하향으로 연장되고, 이 도관(62a, 62b)의 하단에 포트 플레이트(63)가 부착되어 있다. 이 포트 플레이트(63)는 상기 작동부 하우징(2)의 저판을 겸하는 것이고, 측면에 제 1 및 제 2의 2개의 포트(64a, 64b)를 구비함과 아울러 내부에 상기 포트(64a, 64b)로 통하는 2개의 유로를 구비하고, 상기 유로가 상기 도관(62a, 62b)에 개별로 연통하고 있다. 그리고, 상기 2개의 포트(64a, 64b)에 압축 에어를 교대로 급배함으로써 상기 피스톤(16)을 상하로 구동해서 밸브판(6)을 조작하는 것이다.
상기 구성을 가진 게이트 밸브에 있어서, 도 2 내지 도 4는 제 1 포트(64a)로부터 제 1 도관(62a)을 통해서 에어 실린더(11)의 제 1 압력실(61a) 내에 압축 에어가 공급됨과 아울러 제 2 압력실(61b) 내의 에어가 제 2 도관(62b)으로부터 제 2 포트(64b)를 통해서 외부로 배출됨으로써 피스톤 로드(17)가 상승해서 밸브판(6)이 도 12의 개방 시일 위치로부터 도 8의 폐쇄 시일 위치로 향하는 도중의 중간 동작 상태를 나타내고 있다. 이때, 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)는 연결 기구(22)에 의해 일체 상태를 유지하고, 상기 캠 기구(23)의 캠 팔로워(37)는 중간 맞물림 위치(A)에 있고, 상기 스토퍼 기구(24)의 제 1 접촉 부재(51) 및 제 2 접촉 부재(52)와 제 1 스토퍼(53) 및 제 2 스토퍼(54)는 모두 비접촉 상태에 있고, 상기 자세 제어 기구(25)의 록킹 핀(58)은 상기 록킹 홈(59) 상단의 홈 폭이 좁은 부분에 맞물려서 상기 레버 부재(21)의 경사를 방지하고 있다.
상기 도 2 내지 도 4의 상태로부터, 제 1 압력실(61a)에 대한 압축 에어의 재공급에 의해 에어 실린더(11)의 피스톤 로드(17)가 상승하면, 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 레버 부재(21) 상단의 제 1 접촉 부재(51)가 제 1 스토퍼(53)에 접촉하고, 이 레버 부재(21)는 그 위치에 정지한다. 따라서, 상기 레버 부재(21)에 고정된 밸브 샤프트(10) 및 밸브판(6)도 마찬가지로 정지하고, 상기 밸브판(6)은 개구(4)에 대향하는 대향 위치를 차지한다.
그러나, 상기 레버 부재(21)가 정지한 후에도 구동 베이스(20)는 피스톤 로드(17)에 의해 더욱 더 상승을 계속하기 때문에, 도 7 및 도 8에 도시된 바와 같이, 상기 구동 베이스(20)에 록킹된 연결 테이블(42)을 통해 레버 스프링(47)이 압축됨과 아울러 상기 구동 베이스(20)의 캠 홈(35)이 상기 레버 부재(21)의 캠 팔로워(37)에 대하여 상방으로 변위한다. 이 캠 홈(35)의 변위에 의해 상기 캠 팔로워(37)가 중간 맞물림 위치(A)로부터 상기 캠 홈(35) 하단의 제 1 맞물림 위치(B)로 상대적으로 이동하고, 상기 캠 팔로워(37)의 이동에 의해 캠 홈(35)의 경사를 따라 상기 레버 부재(21)와 밸브 샤프트(10)와 밸브판(6)이 일체가 되어서 경사 이동하고, 상기 밸브판(6)의 밸브 시일(8)이 밸브 시트부(7)에 압착되어서 상기 밸브판(6)은 폐쇄 시일 위치를 차지하게 된다.
또한, 상기 자세 제어 기구(25)에 있어서 상기 구동 베이스(20)와 함께 록킹 홈(59)이 상방으로 변위하기 때문에 상기 레버 부재(21)의 록킹 핀(58)은 상기 록킹 홈(59) 내를 하방으로 이동해서 홈 폭이 넓은 부분으로 이동하여 이 레버 부재(21)의 경사 이동을 허용한다.
이어서, 상기 도 7 및 도 8의 폐쇄 시일 위치로부터 상기 개구(4)를 개방할 때는 제 2 포트(64b)로부터 제 2 도관(62b)을 통해서 에어 실린더(11)의 제 2 압력실(61b) 내에 압축 에어가 공급됨과 아울러 제 1 압력실(61a) 내의 공기가 제 1 도관(62a)으로부터 제 1 포트(64a)를 통해서 외부로 배출된다. 이에 따라 우선, 상기 도 5 및 도 6에 도시된 바와 같이, 피스톤 로드(17)의 하강력과 압축된 상기 레버 스프링(47)의 탄성 복원력에 의해 상기 구동 베이스(20)가 하강하고, 그것과 함께 캠 홈(35)도 하강하기 때문에 상기 캠 팔로워(37)가 캠 홈(35) 내를 제 1 맞물림 위치(B)로부터 중간 맞물림 위치(A)로 이행하고, 그것에 따라 상기 레버 부재(21)와 밸브 샤프트(10)와 밸브판(6)의 경사가 해제되고, 밸브 시일(8)이 밸브 시트부(7)로부터 이격되어 밸브판(6)은 대향 위치를 차지한다. 또한, 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)는 연결 기구(22)에 의해 일체 상태가 되고, 상기 록킹 핀(58)은 록킹 홈(59) 상단의 홈 폭이 좁은 부분에 맞물린다.
그리고, 상기 상태로부터 계속해서 피스톤 로드(17)가 하강하면 도 3 및 도 4에 도시된 동작 상태를 거쳐, 도 9 및 도 10에 도시된 바와 같이, 레버 부재(21)의 하방의 제 2 접촉 부재(52)가 제 2 스토퍼(54)에 접촉하고, 이 레버 부재(21)는 이 위치에 정지한다. 따라서, 밸브 샤프트(10) 및 밸브판(6)도 상기 레버 부재(21)와 함께 정지하고, 상기 밸브판(6)은 개구(4)로부터 이격된 위치에 있어서 상기 개구(4)와 비대향인 전개 위치를 차지한다. 또한, 연결 테이블(42) 상의 록킹 부재(44)가 캠 샤프트(36)에 상방으로부터 록킹됨으로써 상기 연결 테이블(42)의 하강도 그 위치에서 정지한다.
그러나, 상기 구동 베이스(20)는 피스톤 로드(17)에 의해 더욱 더 하강을 계속하기 때문에, 도 11 및 도 12에 도시된 바와 같이, 상기 구동 베이스(20)의 베이스 스프링 받침(41)과 상기 연결 테이블(42) 사이의 가이드 스프링(48)이 압축됨과 아울러 상기 구동 베이스(20)의 캠 홈(35)이 상기 레버 부재(21)의 캠 팔로워(37)에 대하여 하방으로 변위한다. 상기 캠 홈(35)의 변위에 의해 상기 캠 팔로워(37)가 중간 맞물림 위치(A)로부터 상기 캠 홈(35) 상단의 제 2 맞물림 위치(C)로 상대적으로 이동하고, 상기 캠 팔로워(37)의 이동에 의해 캠 홈(35)의 경사를 따라 상기 레버 부재(21)와 밸브 샤프트(10)와 밸브판(6)이 일체가 되어서 경사 이동하고, 상기 밸브판(6)의 밸브 시일(8)이 밸브 상자(1)의 벽(1a)의 내벽면(9)에 압착되고, 상기 밸브판(6)은 개방 시일 위치를 차지한다.
또한, 상기 자세 제어 기구(25)에 있어서 상기 록킹 홈(59)이 구동 베이스(20)와 함께 하방으로 변위하기 때문에 상기 레버 부재(21)의 록킹 핀(58)은 상기 록킹 홈(59)으로부터 외부로 벗어나서 상기 레버 부재(21)의 경사 이동을 허용한다.
그리고, 상기 도 11 및 도 12의 개방 시일 위치로부터 상기 개구(4)를 폐쇄할 때에는 에어 실린더(11)의 제 1 및 제 2의 압력실(61a, 61b)에 대한 압축 에어의 급배 관계를 역으로 한다. 이에 따라 우선, 피스톤 로드(17)의 상승력과 압축된 상기 가이드 스프링(48)의 탄성 복원력에 의해 상기 구동 베이스(20)가 상승하고, 그것과 함께 캠 홈(35)도 상승하기 때문에 상기 캠 팔로워(37)가 캠 홈(35) 내를 제 2 맞물림 위치(C)로부터 중간 맞물림 위치(A)로 이행하고, 그것에 따라 상기 레버 부재(21)와 밸브 샤프트(10)와 밸브판(6)의 경사가 해제되어 밸브 시일(8)이 벽(1a)의 벽면(9)으로부터 이격되고, 밸브판(6)은, 도 9 및 도 10과 같이, 전개 위치를 차지한다. 또한, 상기 연결 베이스가 구동 베이스(20)의 테이블 받침(40)에 접촉함으로써 상기 구동 베이스(20)와 레버 부재(21)는 일체 상태가 되고, 상기 록킹 핀(58)은 록킹 홈(59) 상단의 홈 폭이 좁은 부분에 맞물린다.
그리고, 상술한 상태로부터 계속해서 피스톤 로드(17)가 상승함으로써 작동 기구(12)는 도 3 및 도 4의 동작 상태를 경유하여 밸브판(6)이 폐쇄 시일 위치로 이행하도록 동작한다.
이와 같이 하여 상기 실시형태에 의하면, 에어 실린더(11)로 조작되는 구동 베이스(20)와 밸브 샤프트(10)에 부착된 레버 부재(21) 사이에 스프링(47, 48) 및 연결 테이블(42)로 이루어진 연결 기구(22)와, 캠 기구(23)를 개재시킴과 아울러 상기 레버 부재(21)를 밸브판(6)의 대향 위치 또는 전개 위치에서 정지시키는 스토퍼 기구(24)를 제공함으로써 상기 밸브판(6)을 개방 시일 위치로부터 폐쇄 시일 위치로 이행시키거나 그것과 역방향으로 이행시키거나 하는 조작을 1개의 에어 실린더(11)를 사용해서 행할 수 있다. 따라서, 복수개의 에어 실린더를 사용하는 종래품에 비하여 게이트 밸브의 구성이 간단하고, 에어 실린더의 제어계도 간단하게 할 수 있다.
상기 실시형태에 있어서는 게이트 밸브가 밸브 상자(1)를 구비하고 있고, 상기 밸브 상자(1)의 내부에 밸브판(6)이 수용되어 있지만, 이러한 밸브 상자(1)는 반드시 필요한 것은 아니고, 상기 밸브 상자(1)의 전방 벽(1a)에 상당하는 벽만을 남기고, 상기 밸브 상자(1)의 후방의 벽(1b)과 좌우의 벽 및 상부의 벽은 없애도 상관없다. 이와 같이 구성된 게이트 밸브는 진공 챔버에 반도체 웨이퍼를 출입시키는 개구의 개폐에 바람직하게 사용할 수 있다. 또한, 상기 밸브판(6)의 상단부의 연통 구멍(6a)이 형성되어 있는 부분을 필요에 따라 생략할 수 있는 점은 전술한 실시형태의 경우와 마찬가지이다.

Claims (6)

  1. 진공 챔버로 통하는 개구를 개폐하는 밸브판과, 상기 밸브판에 제공된 밸브 시일과, 상기 밸브판에 연결된 밸브 샤프트와, 상기 밸브판을 개폐 조작하는 에어 실린더와, 상기 에어 실린더와 상기 밸브 샤프트 사이에 개설된 작동 기구를 구비하고; 상기 작동 기구를 통해 상기 에어 실린더로 밸브 샤프트를 조작함으로써 상기 밸브판을 상기 개구에 대향하는 대향 위치와, 밸브 시일을 상기 개구 주변의 밸브 시트부에 압착해서 상기 개구를 닫는 폐쇄 시일 위치와, 상기 개구와 비대향인 전개 위치와, 상기 전개 위치에 있어서 밸브 시일을 상기 개구가 형성된 벽의 벽면에 압착하는 개방 시일 위치로 이행시키는 게이트 밸브에 있어서:
    상기 작동 기구가 상기 에어 실린더의 피스톤 로드에 부착된 구동 베이스와, 상기 밸브 샤프트에 부착된 레버 부재와, 상기 레버 부재와 상기 구동 베이스를 상대적으로 변위 가능하게 연결하는 연결 기구와, 상기 레버 부재를 경사 이동시키는 캠 기구와, 상기 레버 부재를 밸브판의 상기 대향 위치 또는 전개 위치에서 정지시키는 스토퍼 기구를 구비하고;
    상기 캠 기구는 상기 구동 베이스와 일체인 캠판에 형성된 캠 홈과, 상기 레버 부재에 부착된 캠 팔로워로 형성되고, 상기 캠 팔로워는 상기 캠 홈 내를 상기 캠 홈의 중앙에 맞물리는 중간 맞물림 위치로부터 상기 구동 베이스와 레버 부재의 상대적인 변위에 의해 상기 캠 홈 일단의 제 1 맞물림 위치 또는 타단의 제 2 맞물림 위치로 이동 가능하고, 그 이동에 의해 상기 레버 부재와 밸브 샤프트와 밸브판을 일체로 경사 이동시키고,
    상기 연결 기구는 연결 테이블과, 상기 연결 테이블과 상기 레버 부재 사이에 개설된 레버 스프링과, 상기 연결 테이블과 상기 구동 베이스 사이에 개설된 가이드 스프링을 구비하고 있고, 상기 캠 팔로워가 중간 맞물림 위치에 있을 때에는 상기 구동 베이스와 레버 부재를 일체 상태로 하고, 상기 캠 팔로워가 상기 캠 홈 내를 중간 맞물림 위치로부터 제 1 맞물림 위치 또는 제 2 맞물림 위치로 이동할 때에는 상기 레버 스프링 또는 가이드 스프링의 변형에 의해 상기 구동 베이스와 레버 부재를 상대적으로 변위시켜서 상기 레버 부재의 경사 이동을 가능하게 하고;
    상기 스토퍼 기구는 상기 레버 부재에 제공된 제 1 접촉 부재 및 제 2 접촉 부재와, 상기 에어 실린더와 고정 관계에 있는 제 1 스토퍼 및 제 2 스토퍼를 구비하고, 한쪽의 접촉 부재와 한쪽의 스토퍼의 접촉에 의해 레버 부재를 상기 대향 위치에서 정지시키고, 다른쪽의 접촉 부재와 다른쪽의 스토퍼의 접촉에 의해 레버 부재를 상기 전개 위치에서 정지시키는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 구동 베이스에 테이블 받침과 베이스 스프링 받침이 상기 구동 베이스의 이동 방향으로 간격을 두고 형성되고, 또한 상기 레버 부재에 레버 스프링 받침이 상기 베이스 스프링 받침을 통해 상기 테이블 받침과 반대 위치를 차지하도록 형성되어 있고, 상기 테이블 받침과 베이스 스프링 받침 사이에 상기 연결 테이블이 변위 가능하게 배치되고, 상기 연결 테이블과 상기 레버 스프링 받침 사이에 상기 레버 스프링이 개설됨과 아울러 상기 연결 테이블과 상기 베이스 스프링 받침 사이에 상기 가이드 스프링이 개설되어 있는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 연결 테이블의 가이드를 위해서 상기 테이블 받침과 베이스 스프링 받침에 2개의 평행한 가이드 샤프트가 상기 연결 테이블을 관통하도록 부착되고, 각 가이드 샤프트를 둘러싸도록 2개의 코일 형상을 한 상기 가이드 스프링이 제공되어 있는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  4. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 캠 팔로워가 상기 캠 홈 내를 상기 중간 맞물림 위치로부터 상기 제 1 맞물림 위치로 이동할 때에 상기 연결 테이블이 상기 구동 베이스에 록킹되어 상기 레버 스프링이 변형되고, 상기 캠 팔로워가 상기 캠 홈 내를 상기 중간 맞물림 위치로부터 상기 제 2 맞물림 위치로 이동할 때에 상기 연결 테이블이 상기 레버 부재에 록킹되어 상기 가이드 스프링이 변형되는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  5. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 에어 실린더의 좌우 양측에 밸브판의 양단에 연결된 2개의 밸브 샤프트와 각 밸브 샤프트에 대응하는 2세트의 작동 기구가 상기 에어 실린더를 통해 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
  6. 제 4 항에 있어서,
    상기 에어 실린더의 좌우 양측에 밸브판의 양단에 연결된 2개의 밸브 샤프트와 각 밸브 샤프트에 대응하는 2세트의 작동 기구가 상기 에어 실린더를 통해 대칭으로 배치되어 있는 것을 특징으로 하는 게이트 밸브.
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