KR101474786B1

KR101474786B1 - 진공밸브 구동장치

Info

Publication number: KR101474786B1
Application number: KR1020070043597A
Authority: KR
Inventors: 베른하르트 리츠쳐; 토마스 브레챠
Original assignee: 배트 홀딩 아게
Priority date: 2006-05-05
Filing date: 2007-05-04
Publication date: 2014-12-22
Also published as: JP2007298177A; US7500649B2; KR20070108083A; CN101067463A; JP5001062B2; CN101067463B; US20070257220A1

Abstract

본 발명은 밸브 클로저(2)를 조정축(3)을 따라 진공밸브(4)의 개방위치(A)와 기밀 밀폐위치(B) 사이로 선형 변위시키기 위한 진공밸브 구동장치(1), 및 진공밸브 구동장치(1)를 포함하는 진공밸브(4)에 관한 것이다. 진공밸브 구동장치(1)는 기밀 작동공간(6)을 구비하는 구동장치 하우징(5), 작동공간(6) 내에 위치하여 작동공간(6)을 제1 압력공간(6a)과 제2압력공간(6b)으로 구분하는 피스톤(7), 및 기밀상태의 작동공간(6)에서부터 밸브 클로저(2)까지 연장되는 적어도 하나의 커넥팅 로드(8,9)를 포함한다. 본 발명에 따르면, 작동공간(6) 내에서 조정축(3)에 대해 평행하게 중앙으로 연장되고, 피스톤(7)을 통해 안내되는 정지 안내 로드(11), 및 피스톤(7)과 안내 로드(11) 사이에 있는 정밀 선형 베어링(12)이 제공된다. 안내 로드(11)에 의해 피스톤(7)이 고정밀도로 선형적으로 안내되어 작동공간(6)의 중앙에 위치되므로, 피스톤(7)에 연결된 밸브 클로저(2)는 고정밀도로 이동되어 밸브 시이트(22)에 가압 밀착되며, 그에 따라 금속마찰로 인한 미립자 발생이 방지된다. 다른 개선점에 따르면, 안내 로드(11)내의 채널(19)을 통해 제2압력공간(6b)에 가스압력이 인가된다.

진공밸브, 안내 로드, 안내, 선형, 베어링

Description

진공밸브 구동장치{Vacuum valve drive}

도 1은 개방위치에 있는 진공밸브 구동장치를 도시한 측단면도,

도 2는 밀폐위치에 있는 진공밸브 구동장치를 도시한 측단면도,

도 3은 안내 슬리이브와 슬리이브형 세퍼레이터를 구비하는 정밀 선형 롤러베어링을 도시한 상세도,

도 4는 피스톤을 도시한 평면도, 및

도 5는 밸브 하우징, 밸브 클로저 및 밀폐위치의 진공밸브 구동장치를 포함하는 진공밸브를 도시한 사시도이다.

*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명*

1: 진공밸브 구동장치 2: 밸브 클로저

3: 조정축 4: 진공밸브

5: 구동장치 하우징 7: 피스톤

8,9: 커넥팅 로드 11: 안내 로드

12: 베어링 13: 안내 슬리이브

14: 세퍼레이터

본 발명은 밸브 클로저(closure)를 조정축을 따라 진공밸브의 개방위치와 기밀 밀폐위치 사이로 선형 변위시키기 위한 특허청구범위 제1항의 특징부에 따른 진공밸브 구동장치, 및 특허청구범위 제13항의 특징부에 따른 진공밸브 구동장치를 포함하는 진공밸브에 관한 것이다.

벨브 하우징내의 개구를 통과하는 유동통로를 실질적인 기밀상태로 밀폐하기 위한 진공밸브들은 종래기술에서 여러가지 실시예들로 공지되어 있다. 특히, 진공 게이트밸브는 가능한 한 오염 미립자들이 존재하지 않는 보호된 환경에서 수행되어야 하는 IC 및 반도체 제조분야에서 사용된다. 예를들면, 반도체 웨이퍼 또는 액정기판들을 위한 제조 공장에서는 고감도 반도체 또는 액정 소자들이, 각각 내부에서 하나의 공정장치에 의해 처리되는 복수 개의 공정챔버를 연속적으로 통과한다. 공정챔버 내의 처리공정시와 공정챔버에서 공정챔버로의 이송시 고감도 반도체 소자들은 항상 보호된 환경, 특히 에어프리 환경내에 유지되어야 한다. 공정챔버들은, 예를들면, 연결 코리도(corridors)를 통해 서로 연결되어 있어, 진공 게이트밸브들에 의해 공정챔버들을 개방하여 부품들을 한 제조챔버에서 다음 챔버로 이송한 다음 공정챔버들을 기밀상태로 밀폐하여 각각의 제조 단계를 수행하는 것이 가능하다. 이러한 밸브들은 상술한 사용분야 때문에 진공 유로전환 밸브로 일컬어지기도 하고, 사각형 개구 단면 때문에 사각 게이트밸브로 일컬어지기도 한다.

다양한 실시예의 진공밸브들, 특히 밸브 밀봉 및 구동기술들이 종래기술에 공지되어 있다. 각각의 구동기술에 따라, 밸브 게이트들 또는 사각 게이트들이라고 도 불리는 게이트밸브들과 셔틀밸브들 사이의 구별이 이루어진다. 종래기술에서 밸브의 개폐는 일반적으로 두 단계로 이루어진다. 제1단계에서는 밸브 클로저, 특히 클로저 디스크가 예를들면, 미국특허 제6,416,037호(게이서) 또는 미국특허 제6,056,266호(브레차)에 개시된 게이트밸브들의 경우와 같이 밸브 시이트에 실질적으로 평행한 개구에 관해 선형적으로 이동하거나, 예를들면, 미국특허 제6,089,537호(올스테드)에 개시된 셔틀밸브의 경우와 같이 밸브 하우징의 밸브 클로저와 밸브 시이트 사이에 접촉을 발생하지 않도록 개구에 관해 피봇축에 관해 피봇한다. 제2단계에서는 밸브 디스크는 개구가 기밀상태로 밀폐되도록 그 클로저측 부분이 밸브 하우징의 밸브 시이트에 가압 밀착된다. 밀봉은, 예를들면, 클러저 디스크의 클로저측 부분에 배치되어 개구 주위에 있는 밸브 시이트에 가압 밀착되는 밀봉 링이나, 밸브 시이트에 배치되어 클로저 디스크의 클로저측 부분이 가압 밀착되는 밀봉 링 중의 어느 하나에 의해 이루어진다.

밀폐 및 밀봉 과정이 단일 선형 운동을 통해 이루어지는 게이트밸브들 역시 공지되어 있다. 이러한 한 밸브는, 예를들면, 제품명 "MONOVAT 시리즈 02 및 03"으로 알려져 있고 사각 게이트 밸브로 설계된 스위스의 헤이그 소재 브이에이티 바쿰밴타일 에이지(VAT Vakuumventile AG)의 유로전환 밸브이다. 이러한 밸브의 설계와 작동모드는, 예를들면, 미국특허 제4,809,950호(게이서) 및 미국특허 제4,881,717호(게이서)에 서술되어 있다. 서술된 밸브는 하우징 내에, 밸브통로의 축의 방향으로 봤을 때 하나가 나머지 다른 하나 뒤에 위치하고 연속한 곡선들에 의해 측방향 외부쪽으로 이어진 플렛 밀봉표면 섹션들이 되는 단면들을 가지는 밀봉표면을 가진 다. 이 밀봉표면의 가상 생성원들(imaginary generators)은 하나의 부품 내에 있지만 밸브통로의 축에 평행한 다수 개의 섹션들을 갖는다. 밀봉표면은 가공처리된다. 클로저부재는 원주상 밀폐 시일을 위해 밀봉표면에 상응하는 접촉표면을 갖는다. 더욱 상세히 설명하면, 소위 게이트 밸브는 게이트 하우징, 및 클로저부재에 의해 밀폐될 수 있는 게이트통로를 구비한다. 클로저부재는 게이트통로의 면(plane)내에서 변위할 수 있다. 게이트통로 내에 제공된 것은 밀봉표면이며, 이 때문에 클로저부재에 배치된 원주상 밀폐 시일은 클로저부재의 밀폐위치에서 밀봉표면에 대항하여 밀착된다. 밀봉표면의 가상 직선 생성원들은 게이드통로의 축에 평행하다. 원주상 밀폐 원피스 시일은 여러 면들에 위치하는 다른 길이 및/또는 형태의 섹션들을 구비한다. 원주상 밀폐 시일의 두 개의 메인 섹션은 게이트통로의 축에 직각이고 일정거리 떨어져 있는 면들에 위치한다. 시일의 두 개의 메인섹션은 측면 섹션들에 의해 연결된다. 하우징의 밀봉표면의 동작을 위해, 클로저부재는 원주상 밀폐 시일을 지지하는 상응하는 표면을 갖는다. 측면 섹션들과 원주상 밀폐 시일은 U자 형태를 갖는다. 이들 U자 형태의 측면 섹션들의 림들(limbs)은 한 면에 위치한다. 게이트통로의 축의 방향으로 봤을 때 하나가 나머지 다른 하나 뒤에 위치하는 밀봉표면의 섹션들은 축에 평행한 공동 직선 생성원을 갖는 영역에서 시일의 메인섹션들과 접촉을 위해 측방향 외부쪽으로 이어진 플렛 밀봉표면 섹션들이 된다. 이 플렛 밀봉표면 섹션들은 서로에 대해 및 게이트통로의 축에 대해 평행한 면들에 위치한다. 클로저부재가 하나의 부품으로 구성되므로, 고속 및 비상밀폐를 위해 사용될 수 있도록 높은 가속력들에 노출될 수 있다. 밀폐와 밀봉은 단일 선형 운동에 의해 이루 어지므로, 밸브의 고속 개폐가 가능하다.

선형운동에 의해 밀폐될 수 있는 유로전환 밸브에 적당한 구동장치는 일본특허 제6,241,344호(부리따 푸베루또)에 서술되어 있다. 서술된 구동장치는 밀폐부재가 고정되는 커넥팅 로드들의 선형 변위를 위한 편심 고정 레버들를 구비한다. 일부 경우 진공밸브들이 함께 밀폐되는 공정챔버들 사이에 배치되기 때문에, 진공밸브의 구동장치의 크기는 진공챔버 시스템의 크기에 직접적인 영향을 미친다. 그러므로, 공정챔버들 사이의 거리가 최대한 필요한 범위까지 감소될 수 있도록 구동장치를 유동방향으로 가능한 한 납작하게 설계하는 것이 바람직하다. 그러므로, 선행기술에 공지된 선형운동에 의해 밀폐될 수 있는 유로전환 밸브를 위한 구동장치들을 납작하게 설계할 필요성이 요구된다.

유로전환 밸브들은 특히 고감도 반도체 소자들의 제조에 사용되기 때문에, 밸브의 작동에 의한 미립자 발생은 가능한 한 낮은 수준으로 유지되어야 한다. 미립자 발생은 마찰, 특히 밸브 클로저, 밸브 하우징 및 밸브 시이트 사이의 마찰의 결과로 발생하기 때문에 이동부품들, 특히 밸브 클로저의 구동 및 안내의 정밀도와 직접적으로 연관된다. 하지만, 유로전환 시간을 감소시키기 위해서는 밸브의 고속 개폐가 필요하다. 구동장치와 밸브의 불충분한 댐핑으로 인하여, 바람직하지 못한 재료접촉 및 그에 따른 미립자 발생이 증가한다. 반도체 산업에서의 새롭고 개선된 제조공정들로 인하여, 이미 높게 강화된 저 레벨의 미립자에 관한 요건들이 더욱 강화되었다.

그러므로, 첫째로 가능한 한 컴팩트하게, 특히 납작하게 설계하고, 둘째로 고속 밸브작동이 가능하고, 또 진공밸브 내의 미립자 발생을 낮은 수준으로 유지하기 위해 고정밀도로 댐핑되는 선형운동을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치를 위한 요건은 목적을 대립 또는 불일치시키거나 모순을 나타내므로, 지금까지 해결할 수 없었던 것으로 보인다.

따라서, 본 발명의 목적은 미립자들이 선형운동에 의해 개폐될 진공밸브, 특히 진공 유로전환 밸브내에 발생하는 것을 가능한 낮은 수준으로 유지할 수 있고, 외형 크기, 특히 유동방향에서 외형 크기를 현저하게 감소시키는 것에 의해 구별되는 진공밸브 구동장치 및 그것을 구비하는 진공밸브를 제공하는 데 있다.

위와 같은 본 발명의 목적은 특허청구범위의 독립항의 특징부를 실현하는 것에 의해 달성된다. 본 발명을 선택적인 방식 또는 유익한 방식으로 더 발전시키는 특징들은 특허청구범위의 종속항들에 기재된다.

본 발명에 따른 진공밸브 구동장치는 밸브 클로저, 특히 밸브 디스크를 조정축을 따라 진공밸브의 개방위치와 기밀 밀폐위치 사이로 선형 변위시키기 위해 사용된다. 진공밸브는 특히 일본특허 6241344 (부리따 푸베루또)에 서술되거나 "VAT MONOVAT 시리즈 02 및 03"으로 공지된 바와 같이 선형운동에 의해 작동될 수 있는 유로전환 밸브의 형태를 가지며, 실질적으로 사각형 개구 단면을 갖는다. 하지만, 본 발명에 따른 밸브 구동장치는 밸브 클로저가 선형적으로 변위하도록 되어 있는 다른 밸브에도 사용할 수 있다. 조정축은 선형운동이 발생하는 축 또는 그에 평행 한 축을 의미하는 것으로 이해해야 한다. 물론, 그에 따라 다수 개의 평행 조정축들이 있을 수 있다. 진공밸브 구동장치는 실질적인 기밀 작동공간을 구비하는 구동장치 하우징을 가진다. 작동공간내에는 조정축을 따라 작동공간 내에서 변위될 수 있는 피스톤이 배치된다, 피스톤은 작동공간을 제1압력공간과 제2압력공간으로 구분하도록 배치되어 제1압력공간과 제2압력공간을 실질적인 기밀상태로 분리한다. 이를 위해, 피스톤과 작동공간은 피스톤의 외부표면과 작동공간의 내부표면 사이의 측면 중간 공간을 실질적인 기밀상태로 밀봉하는 유사한 단면, 적어도 하는 팩킹, 또는 적어도 하나의 피스톤 링을 구비한다. 피스톤과 작동공간은 긴 단면, 특히 슬롯형 또는 타원형 단면을 가지고, 단면길이가 단면폭의 적어도 두 배, 특히 적어도, 세 배, 네 배, 또는 다섯 배가 되도록 형성되는 것이 바람직하다. 그러므로, 진공밸브 구동장치를 매우 납작하게 형성하는 것이 가능하다. 조정축에 평행하게 뻗어있는 적어도 하나의 커넥팅 로드는 피스톤에 고정된다. 적어도 하나의 커넥팅 로드는 피스톤이 밸브 클로저에 연결되어 조정축을 따른 피스톤의 운동이 조정축을 따른 밸브 클로저의 상응하는 운동을 유도하도록 작동공간에서부터 구동장치 하우징의 외부영역에 대해 기밀상태로 밸브 클로저까지 연장된다. 하나의 커넥팅 로드 대신, 다수 개의 커넥팅 로드들이 피스톤을 밸브 클로저에 연결하기 위해 제공되는 것도 가능하고, 커넥팅 로드가 라운드된 단면 뿐 아니라 작동공간에서부터 외부영역으로 기밀상태로 안내하기에 적당한 다른 단면을 가지는 것도 가능하다. 제1커넥션과 제2커넥션은 구동장치 하우징에 제공되며, 그것에 의해 제1압력공간과 제2압력공간은 그 사이에 가스압력차를 생성하는 것에 의해 적어도 하나의 커넥팅 로드 상에 배치된 밸브 클로저가 개방위치와 밀페위치 사이로 이동할 수 있도록 가스압력을 받을 수 있다. 적당한 가스는, 예를들면, 공압순환을 위한 공기이다. 제1 및 제2커넥션은 구동장치의 가스 공유영역을 개념적으로 의미하는 것으로 이해해야한다. 이러한 가스 공유영역을 단일 커넥션으로 형성하고, 예를들면, 구동장치 하우징내의 적어도 하나의 조절밸브에 의해 압력을 두 개의 압력공간에 분배하는 것도 가능하다. 또한, 두 개의 압력공간 중 하나는 대기압에 연결하고 다른 하나는 다른 압력, 특히 초 기압 및 감소된 압력이 인가되도록 하는 것도 가능하다. 이들 선택적인 실시예 역시 본 발명의 범위내에 있으며, 상술한 설명에 의해 커버된다. 본 발명은 작동공간내에 정적으로 배치되고 작동공간내에서 조정축에 평행하게 특히 중앙으로 연장된 적어도 하나의 안내 로드를 제공한다. 안내 로드는 피스톤을 통해 실질적인 기밀상태, 예를들면, 피스톤내에 배치되어 가스의 통과를 방지하는 내부 방사상 밀봉을 제공하는 안내 로드시일을 통해 실질적인 기밀상태로 유지된다. 피스톤과 안내 로드 사이에는 피스톤이 안내 로드에 관한 방사상 운동없이 안내 로드에 선형적으로 변위할 수 있는 상태로 설치되도록 적어도 하나의 정밀 선형 베어링이 배치된다. 안내 로드에 관한 피스톤의 회전은, 예를들면, 피스톤의 외부표면과 작동공간의 내부표면 사이에 존재하는 피스톤 안내 밴드, 및/또는 적어도 하나의 커넥팅 로드에 의해 방지된다. 안내 로드는 반드시 라운드된 단면을 가질 필요는 없으며, 선형 안내에 적당한 어떤 다른 단면을 가질 수 있다.

안내 로드 및 정밀 선형 베어링에 의해 얻어지는 피스톤 및 피스톤에 연결된 밸브 클로저의 고 정밀 선형안내로 인해, 밸브 클로저에 큰 힘이 작용하는 경우에 도 벨브 클로저를 밸브 클로즈와 밸브 하우징 사이의 바람직하지 못한 접촉, 특히 밸브 시이트에 관한 밸브 클로저의 스큐 상태를 야기함이 없이 변위시키는 것이 가능하다.

정밀 선형 베어링은, 예를들면, 정밀 선형 미끄럼베어링 또는 정밀 선형 롤러베어링으로 이루어진다. 정밀 선형 미끄럼베어링은 특히 피스톤에 배치되어 미끄럼베어링 상태로 운동하지 않고 안내 로드를 실질적으로 방사상으로 에워싸는 안내 슬리이브로 형성된다. 정밀 선형 롤러 베어링은, 예를들면, 피스톤에 고정되어 안내 로드을 에워싸는 안내 슬리이브, 및 롤러보디들을 안내 로드와 안내 슬리이브 사이에 유지 고정하는 슬리이브형 세퍼레이터로 구성된다. 여기서, 안내 슬리이브는 안내 로드상에서 선형 변위가능한 상태로 운동하지 않고 방사상으로 장착된다. 이러한 선형 롤러 베어링들은 종래기술에 일반적으로 공지되어 있다. 세퍼레이터는 안내 슬리이브의 스트로크를 대략 절반의 속도로 따라간다. 롤러보디들은 안내 로드 둘레에서 조정축에 평행하게 다수 개의 열로 분포된 다수 개의 볼(ball)들로 구성될 수 있다. 물론, 다른 정밀 선형 베어링들을 사용하는 것도 가능하다.

본 발명의 다른 양태는 조정축에 대해 평행하게 연장되어 특히 중앙에 있는 안내 로드에 대향하게 피스톤에 고정된 두 개의 커넥팅 로드를 제공한다. 두 개의 커넥팅 로드는 작동공간에서부터 구동장치 하우징의 외부영역에 대해 기밀상태로 밸브 클로저까지 연장된다.

일실시예에서, 안내 로드 내부에는 제1압력공간과 통하는 채널이 형성된다. 이 채널은 제1압력공간측에서 구동장치 하우징에 배치된 제2커넥션에 제2압력공간 을 연결한다. 이것은 추가 라인들에 의해 구동장치 하우징의 크기를 증가시키지 않고 커넥션들 모두를 구동장치 하우징의 동일 부분에 배치하는 것을 가능하게 한다. 다른 통상의 제2압력공간을 위한 측면 커넥션은 생략될 수 있다. 이와 같이 가스 커넥션들이 단일 부분에 만들 수 있기 때문에, 구성공간이 추가로 줄어 들고, 진공챔버 시스템에서의 사용시 공정챔버들의 밀폐배치가 가능하게 된다.

구동장치의 댐핑동작을 개선하기 위해, 위의 실시예를 토대로 하는 본 발명의 다른 양태는 공압 댐핑을 제공한다. 댐핑 구경은 구동장치 하우징의 밸브측 부분에 압력공간이 배치되는 구동장치 하우징내에서, 제2압력공간에 형성된다. 안내 로드의 부분섹션은 밸브측 부분쪽으로 밀폐되고 피스톤측 부분쪽으로 개방된 슬리이브형 공간이 형성되도록 댐핑 구경을 통해 일정거리 방사상 중앙으로 들어가 있다. 댐핑구경 시일은 댐핑 구경내에서 피스톤측 부분상의 내부 가장자리섹션에 배치된다. 댐핑구경 시일을 우회하는 유동통로, 특히 댐핑 구경에서부터 제2압력공간으로 뻗어있는 추가 채널이 제공된다. 안내 로드 내부에 형성된 채널은 댐핑 구경에 의해 에워싸인 안내 로드의 부분섹션과 통한다. 정밀 선형 롤러베어링의 경우, 안내 슬리이브, 댐핑 구경, 댐핑 구경 시일, 및 옵션적인 세퍼레이터는, 진공밸브의 개방위치에서 밀폐위치로 이동함에 따라 안내 슬리이브가 댐핑 구경내부에 수용되도록 하고, 유동통로, 특히 추가 채널을 통한 가스 변위에 의해 밀폐위치로 이동함에 따라 공압댐핑이 작용하도록 댐핑 구경 시일과 안내 슬리이브 사이에 실질적인 방사상 밀봉접촉이 생성되도록 하는 크기와 배열로 형성된다. 제1압력공간 내에서의 초과압력이 크고 및 그에 따라 진공밸브의 밀폐위치에 대한 밸브의 조정 속도가 큰 경우, 유동통로, 특히 추가 채널을 통해 비교적 저속으로 감소될 수 있고 운동을 방해하는 반대압력이 안내 슬리이브의 통과 후 및 밀폐위치에 도달하기 직전부터 댐핑 구경내에 형성된다. 그 결과, 댐핑 구경은 밀폐위치에 도달하기 직전에 밸브 클로저를 댐핑하여, 밸브 클로저가 너무 빨리 밸브 시이트를 타격하는 것을 방지하는 댐퍼로서 작용한다.

그러므로, 밸브 클로저를 댐핑하기 위해 제2압력공간 내에서 요구되던 반대압력을 별도로 적극적으로 형성할 필요가 없게 된다.

또한, 본 발명은 유동통로를 실질적인 기밀상태로 밀폐하기 위한 진공밸브, 특히 일본특허 제6241344호 (부리따 푸베루또) 또는 미국특허 제4,809,950호(게이서)에 서술된 바와 같은 유로전환 밸브를 포함한다. 진공밸브는 유동통로를 위한 개구, 특히 사각형 개구와 밸브 시이트를 구비하는 밸브 하우징, 및 개구를 개방하는 개방위치와 진공밸브가 기밀상태로 밀폐되고 개구에 관해 선형적으로 이동하여 밸브 시이트상으로 가압 밀착되는 밀폐위치 사이로 조정축을 따라 선형적으로 변위될 수 있는 밸브 클로저를 포함한다. 본 발명에 따르면, 진공밸브는 밸브 클로저를 개방위치와 진공밸브가 기밀상태로 밀폐되는 밀폐위치 사이로 조정축을 따라 선형적으로 변위시키기 위한 상술한 진공밸브 구동장치를 포함한다.

이하, 본 발명에 따른 장치를 첨부도면에서 개략적으로 도시한 특정한 실시예에 관하여 단지 예로서 상세히 설명하기로 한다.

아래에서, 도 1 내지 도 5는, 경우에 따라 함께 서술되고, 각각의 도면내에서 이전에 이미 설명된 참조 부호는 별도로 다시 설명되지 않는다. 도 1은 진공밸 브 구동장치(1)에 설치된 밸브 클로저(2; 도 5 참조)가 완전히 개방된 개방위치(A)에 있는 본 발명에 따른 진공밸브 구동장치(1)의 일실시예를 측단면도로 도시한다. 도 2는 밀폐위치(B)에 있는 진공밸브 구동장치(1)를 도시한다. 도시된 진공벨브 구동장치(1)는 실질적인 기밀상태의 작동공간(6)을 구비하는 복합 구동장치 하우징(5)을 포함한다. 작동공간(6)은 조정축(3) 방향에서의 평면시야에서 슬롯형 단면을 갖는다. 조정축(3)을 따라 변위될 수 있는 피스톤(7)은 작동공간(6) 내부에 배치되어, 작동공간(6)을 커넥션측 부분(30)에 있는 제1압력공간(6a)과 밸브측 부분(29)에 배치된 제2압력공간(6b)으로 구분하고 있다. 압력공간들(6a, 6b)은 피스톤(7)에 의해 실질적으로 기밀상태로 분리된다. 이를 위해, 피스톤(7)과 작동공간(6)은 서로 상응하는 단면을 가지며, 피스톤의 외부표면(16)과 작동공간(6)의 내부표면(17) 사이의 측면 올라운드(all-round) 갭은 피스톤(7)을 에워싸는 두 개의 피스톤 팩킹(26)에 의해 기밀상태로 밀폐되어 있다. 피스톤(7)과 작동공간(6)은 도 4에서 피스톤(7)의 평면도로 도시한 바와 같이, 단면길이(X)가 단면폭(Y) 보다 두 배 이상, 본 실시예에서는 다섯 배 이상인 긴 슬롯형 단면, 선택적으로 긴 타원형 단면을 가진다. 이것은 구동장치 하우징을 최대로 납작하게 하여, 진공밸브의 공간배열을 줄일 수 있게 한다.

두 개의 커넥팅 로드(8,9)는 피스톤(7)에 고정된다. 두 개의 커넥팅 로드(8,9)는 조정축(3)에 평행하게 연장되며, 작동공간(6)의 제2압력공간(6b)에서부터 밸브 사이드(29)까지 각각 하나의 커넥팅 로드 시일(28a, 28b)에 의해 구동장치 하우징(5)의 외부영역으로 기밀상태로 연장된다. 각각의 커넥팅 로드(8, 9)의 단부 에는 하나의 고정못(23a, 23b)이 배치된다. 밸브 하우징(5, 도 5 참조)과 대기압 사이의 기밀 밀봉을 위해, 종래기술에 공지된 바와 같이, 각각의 커넥팅 로드(8,9)에 하나의 리드-통과 벨로우(bellows lead-through)(24a, 24b)가 제공된다.

피스톤(7)은 조정축(3)에 평행하게 작동공간(6)의 내부 중앙으로 연장되어 구동장치 하우징(5)에 고정된 정지 안내 로드(11)를 통해 조정축(3)을 따라 선형으로 안내된다. 안내 로드(11)는 라운드된 단면을 가지지만, 다른 어떤 적당한 단면을 가지는 것도 가능하다. 조정축(3)에 평행하게 연장된 두 개의 커넥팅 로드(8, 9)는 도 4에서 평면도로 도시한 바와 같이 중앙 안내 로드(11)에 대향하게 피스톤(7)에 고정된다. 이와 같이, 두 개의 커넥팅 로드(8,9), 안내 로드(11) 및 조정축(3)은 서로 평행하며, 안내 로드(11)는 커넥팅 로드(8,9) 사이에서 중앙으로 연장된다. 중앙 안내 로드(11)는 피스톤(7)을 통해 실질적인 기밀상태로 유지되며, 피스톤(7)상에 배치된 O자형 링 형태의 안내 로드시일(27)은 제1 및 제2압력공간(6a, 6b) 사이의 가스교환을 실질적으로 방지한다.

피스톤(7)과 커넥틸 로드(8,9) 및 그곳에 설치된 밸브 클로저(2)의 고정밀 안내를 위한 정밀 선형 롤러베어링(12)은 피스톤(7)과 안내 로드(11) 사이에 배치된다. 이 정밀 선형 롤러베어링(12)은 도 3에 상세히 도시되어 있으며, 피스톤(7)에 특히 접착제 본딩에 의해 고정되고 안내 로드(11)를 에워싸는 안내 슬리이브(13), 및 슬리이브형 세퍼레이터(14)로 구성된다. 세퍼레이터(14)는 안내 슬리이브(13)가 조정축(3)을 따라 안내 로드(11)에 관해 운동하지 않고 방사상으로 설치되도록 안내 로드(11)와 안내 슬리이브(13) 사이에 롤러보디들(15)을 고정 유지한 다. 롤러보디들은 안내 로드(11) 둘레에서 조정축(3)에 평행하게 다수 개의 열로 분포된 다수 개의 볼들(15)로 형성된다. 이러한 정밀 선형 롤러베어링(12)은 종래기술에서 일반적으로 공지되어 있다. 세퍼레이터(14)는 피스톤(7) 및 안내 슬리이브(13)의 스트로크를 대략 절반의 속도로 수행하며, 이에 따라 도 1 및 및 도 2의 안내 슬리이브(13)에 관한 세퍼레이터의 각각의 위치로부터 명백히 이해할 수 있는 바와 같이, 위치(A, B) 사이의 절반만 이동한다. 작동공간(6)의 인접한 내부표면(17)상에 유지되어 피스톤 팩킹(26)에 대해 평행하게 연장되는 피스톤 안내 밴드(18)는 피스톤(7)이 안내 로드 축에 관해 회전하는 것을 방지하도록 피스톤의 외부표면(16)에 배치된다. 피스톤(7)은 안내 로드(11)에 의해 고정밀도로 선형적으로 안내되어 작동공간(6)내에 중심을 맞추므로, 피스톤(7)에 연결된 밸브 클로저(2)는 고정밀도로 이동하여 밸브 시이트(22, 도 5 참조)에 가압 밀착되며, 이에 의해 바람직하지 못한 마찰에 의해 어떠한 미립자라도 발생하는 것이 방지된다.

선택적인 실시예에서, 정밀 선형 미끄럼베어링은 정밀 선형 롤러베어링(12) 대신으로 사용된다. 이 경우, 세퍼레이터(14)와 롤러보디들(15)은 생략된다. 안내 로드(11)와 안내 슬리이브(13) 사이의 거리는 피스톤(7)상에 배치된 안내 슬리이브(13)가 미끄럼베어링 상태의 운동 없이 실질적으로 방사상으로 안내 로드(11)를 에워싸서 선형 자유운동 고정을 얻을 수 있도록 작게 선택되어야 한다.

제1압력공간(6a)과 연결되는 구동장치 하우징(5)상의 제1커넥션(10a)은 도 1에서 화살표로 도시한 바와 같이, 제1압력공간(6a)에 가스압력을 인가하는 것을 가능하게 한다. 제2압력공간(6b)에 압력을 인가하기 위해, 제2압력공간(6b; 도 2의 화살표)과 연결되는 제2커넥션(10b)이 구동장치 하우징(5)상의 동일 커넥션측 부분(30)에 인접하게 제공되므로, 커넥팅 로드(8, 9)에 배치된 밸브 클로저(2)는 제1압력공간(6a)과 제2압력공간(6b) 사이의 가스 압력차를 생성하는 것에 의해 개방위치(A)와 밀폐위치(B) 사이로 이동될 수 있다. 제2커넥션(10b)과 제2압력공간(6b) 사이의 커넥션은 제2압력공간(6b)과 연통하여 안내 로드(11)내부에 세로 구경형태로 형성되는 채널(19)에 의해 가능하게 된다.

구동장치 하우징(5)의 밸브측 부분(29)에 배치된 제2압력공간(6b)에는 댐핑 구경(31)이 구동장치 하우징(5)에 형성된다. 안내 로드(11)의 부분섹션은 밸브측 부분(29)쪽은 밀폐되고 피스톤측 부분쪽은 개방된 슬리이브형 공간을 형성하도록 댐핑 구경(31)을 통해 일정거리 방사상 중앙으로 떨어져 형성된다. O자형 링 형태의 댐핑 구경 시일(32)은 댐핑 구경(31)내에서 피스톤측 부분상의 내부 가장자리섹션에 위치한다. 댐핑 구경(31)에서 제2압력공간(6b)으로 연장되어 댐핑 구경 시일(32)을 우회하는 유동통로를 형성하는 추가 채널(33) 역시 구동장치 하우징(5)에 제공된다. 안내 로드(11) 내부에 형성된 채널(19)은 댐핑 구경(31)에 의해 에워싸인 안내 로드(11)의 부분섹션과 연통한다. 안내 슬리이브(13), 세퍼레이터(14), 댐핑 구경(31), 및 댐핑 구경 시일(32)은, 개방위치(A)에서 밀폐위치(B; 도 2 참조)로 이동함에 따라 안내 슬리이브(13)가 댐핑 구경(31)내부에 수용되도록 하고 댐핑 구경 시일(32)과 안내 슬리이브(13) 사이에 실질적인 방사상 밀봉접촉이 생성되도록 하는 크기와 배열로 형성된다. 이와 같이, 추가 채널(33)을 통한 가스 변위 때문에, 밀폐 프로세스 동안, 밀폐하는 밸브 클로저(2)가 밀폐위치(B)에 도달하기 전 에 댐핑됨과 함께, 댐핑 구경(31) 내에는 잠시동안 과도 압력이 형성된다. 이와 같이, 상술한 배치는 밀폐위치(B)로 이동함과 함께 공압 댐핑을 제공하므로, 빠른 밸브 작동시에도 밸브 클로저(2)에 대한 손상 및 바람직하지 못한 미립자 발생을 회피할 수 있다.

안내 로드(11)에 의해, 피스톤(7)은 선형적으로 안내되어 작동공간(6)내에서 중심을 맞추고, 밀폐위치(B)에 도달하기 직전에 댐핑 구경(31)과 연동하여 댐핑된다. 더욱이. 두 커넥션(10a, 10b)이 구동장치 하우징(5)상의 공동 커넥션측 부분(30)에 배치되기 때문에, 제2압력공간(6b)내부로의 가스공급은 원활하게 된다.

도 5는 유동통로(F)를 실질적인 기밀상태로 밀폐하기 위한 진공밸브(4)를 밀폐위치(B)로 도시한다. 진공밸브는 유동통로(F)를 위한 개구(21)와 밸브 시이트(22)를 구비하는 밸브 하우징(20), 및 상술한 진공밸브 구동장치(1)를 포함한다. 밸브 클로저(2)는 도 5에 도시한 바와 같이, 개구(21)를 개방하는 개방위치(A)와 진공밸브(4)가 기밀상태로 밀폐되고 개구(21)에 관해 선형적으로 이동하여 밸브 시이트(22)상으로 가압되는 밀폐위치(B) 사이로 조정축(3; 도 1 및 도 2 참조)을 따라 선형적으로 변위될 수 있다. 위에서 상술한 진공밸브 구동장치(1)는 밸브 클로저(2)를 기밀 밀폐와 함께 개방위치(A)와 밀폐위치(B) 사이로 조정축(3)을 따라 선형적으로 변위시키기 위해 사용된다. 리드 통과 벨로우즈(24a, 24b)에 의해, 커넥팅 로드(8, 9)는 기밀상태로 밸브 하우징(20) 내부로 들어가서 밸브 하우징(20) 내부에서 밸브 클로저(2)에 연결된다. 도 5는 본 발명에 따른 진공밸브 구동장치(1)에 의해 가능하게 된 진공밸브(4), 특히 진공밸브 구동장치(1)의 플랫 디자인을 유 동통로(F)의 방향으로 도시한다. 이와 같이, 진공밸브의 공간절약 및 신축적인 배치가 가능하다.

도 1 및 도 5는 본 발명의 가능한 한 실시예를 도시한다. 물론, 본 발명은 이 실시예로 제한되지 않는다. 본 발명의 범위내에서 진공밸브 및 진공밸브 구동장치의 선택적인 설계가 가능하다.

이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 진공밸브 구동장치는 안내 로드 및 정밀 선형 베어링에 의해 얻어지는 피스톤 및 피스톤에 연결된 밸브 클로저의 고 정밀 선형안내로 인해, 밸브 클로저에 큰 힘이 작용하는 경우에도 벨브 클로저를 밸브 클로즈와 밸브 하우징 사이의 바람직하지 못한 접촉, 특히 밸브 시이트에 관한 밸브 클로저의 스큐 상태를 야기함이 없이 변위시키는 것이 가능하다. 따라서, 미립자들이 선형운동에 의해 개폐될 진공밸브, 특히 진공 유로전환 밸브내에 발생하는 것을 가능한 낮은 수준으로 유지할 수 있다.

또한, 본 발명의 실시예에 따른 진공밸브 구동장치는 피스톤과 작동공간의 단면길이가 단면폭의 적어도 두 배 이상이 되도록 형성되므로, 구동장치 하우징을 최대한 납작하게 형성하는 것이 가능하다. 따라서, 진공밸브의 외형 크기, 특히 유동방향에서 외형 크기를 현저하게 감소시킬 수 있다.

Claims

밸브 클로저(2)를 조정축(3)을 따라 진공밸브(4)의 개방위치(A)와 기밀 밀폐위치(B) 사이로 선형 변위시키기 위한 진공밸브 구동장치(1)에 있어서,

실질적인 기밀 작동공간(6)을 구비하는 구동장치 하우징(5);

상기 조정축(3)을 따라 상기 작동공간(6) 내에서 변위될 수 있고, 상기 작동공간(6)을 제1압력공간(6a)과 제2압력공간(6b)으로 구분하도록 배치되어 상기 제1 압력공간(6a)과 상기 제2압력공간(6b)을 실질적인 기밀상태로 분리하는 피스톤(7);

상기 피스톤(7)을 상기 조정축(3)을 따라 선형 안내하기 위한 수단;

상기 조정축에 대해 평행하게 연장되어 상기 피스톤(7)에 고정되고, 상기 작동공간(6)에서부터 상기 구동장치 하우징(5)의 외부영역에 대해 기밀상태로 상기 밸브 클로저(2)에 연결되는 적어도 하나의 커넥팅 로드(8,9);

상기 제1압력공간(6a) 내부와 통하고, 상기 제1압력공간(6a)에 가스압력이 인가될 수 있도록 하는 상기 구동장치 하우징(5)의 제1커넥션(10a); 및

상기 제2압력공간(6b) 내부와 통하고, 상기 제1압력공간(6a)과 상기 제2압력공간(6b) 사이에 가스압력차를 생성하는 것에 의해 상기 적어도 하나의 커넥팅 로드(8,9)상에 배치된 상기 밸브 클로저(2)가 상기 개방위치(A)와 상기 밀페위치(B) 사이로 이동할 수 있도록 상기 제2압력공간(6b)에 가스압력이 인가될 수 있도록 하는 상기 구동장치 하우징(5)의 제2커넥션(10b)를 포함하며,

상기 피스톤(7)을 선형 안내하기 위한 수단은,

상기 구동장치 하우징(5)에 연결되어 있고, 상기 작동공간(6)내에서 상기 조정축(3)에 대해 평행하게 연장되며, 상기 피스톤(7)을 통해 실질적인 기밀상태로 배치되는 적어도 하나의 정지 안내 로드(11), 및

상기 피스톤(7)과 상기 정지 안내 로드(11) 사이에 있는 적어도 하나의 정밀 선형 베어링(12)을 포함하며,

상기 제2압력공간(6b)와 통하고, 상기 제2압력공간(6b)을 상기 제2커넥션(10b)에 연결하는 채널(19)이 안내 로드(11) 내부에 형성된 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 정밀 선형 베어링은, 상기 피스톤(7)에 배치되어 미끄럼베어링 상태로 운동하지 않고 상기 안내 로드(11)를 실질적으로 방사상으로 에워싸는 안내 슬리이브를 구비하는 정밀 선형 미끄럼 베어링을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 정밀 선형 베어링은 정밀 선형 롤러베어링(12)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제3항에 있어서, 상기 정밀 선형 롤러 베어링(12)은,

상기 피스톤(7)에 배치되어 상기 안내 로드(11)을 에워싸는 안내 슬리이브(13); 및

상기 안내 슬리이브(13)가 상기 안내 로드(11)상에서 선형 변위가능한 상태로 운동하지 않고 방사상으로 설치될 수 있도록 롤러보디들(15)을 상기 안내로드(11)와 상기 안내 슬리이브(13) 사이에 유지 고정하는 슬리이브형 세퍼레이 터(14)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제4항에 있어서, 상기 롤러보디들은 상기 안내 로드(11) 둘레에서 상기 조정축(3)에 평행하게 다수 개의 열로 분포된 다수 개의 볼들(15)을 포함하는 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 피스톤(7)과 상기 작동공간(6)은 긴 슬롯형 또는 타원형 단면을 갖는 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제6항에 있어서, 상기 피스톤(7)과 상기 작동공간(6)의 단면의 단면길이(X)는 적어도 단면폭(Y)의 2배인 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제6항에 있어서, 상기 작동공간(6)의 인접한 내부표면(17)상에 유지되는 피스톤 안내밴드(18)는 상기 피스톤(7)이 상기 안내 로드의 축에 관해 회전하는 것을 방지하도록 상기 피스톤의 외부표면(16)상에 배치된 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제1항 내지 제5항 중의 어느 한 항에 있어서, 상기 안내 로드(11)는 작동공간(6)의 내부 중앙으로 연장된 하나의 안내 로드(11)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제9항에 있어서, 상기 커넥팅 로드는, 상기 조정축(3)에 대해 평행하게 연장되어 상기 중앙 안내 로드(11)에 대향하게 상기 피스톤(7)에 고정되고, 상기 작동공간(6)에서부터 상기 구동장치 하우징(5)의 상기 외부영역에 대해 기밀상태로 상기 밸브 클로저(2)에 연결되는 두 개의 커넥팅 로드(8, 9)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제1항에 있어서, 상기 제2 커넥션(10b)은 상기 제1압력공간(6a) 측의 상기 구동장치 하우징(5)에 배치된 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
제4항 또는 제5항에 있어서,

상기 구동장치 하우징(5)의 밸브측 부분(29)에 압력공간이 배치되는 상기 구동장치 하우징(5)내에서 상기 제2압력공간(6b)에 형성되는 댐핑 구경(31),

밸브측 부분(29)쪽으로 밀폐되고 상기 피스톤측 부분쪽으로 개방된 슬리이브형 공간이 형성되도록 상기 댐핑 구경(31)을 통해 일정거리 방사상 중앙으로 들어간 부분섹션,

상기 댐핑 구경(31)내에서 피스톤측 부분상의 내부 가장자리섹션에 배치된 댐핑구경 시일(32), 및

상기 댐핑구경 시일(32)을 우회하는 유동통로를 더 포함하며,

상기 안내 로드(11) 내부에 형성된 상기 채널(19)은 상기 댐핑 구경(31)에 의해 에워싸인 상기 안내 로드(11)의 상기 부분섹션과 통하며,

상기 안내 슬리이브(13), 상기 댐핑 구경(31), 상기 댐핑 구경 시일(32), 및 상기 세퍼레이터(14)는, 상기 개방위치(A)에서 상기 밀폐위치(B)로 이동함에 따라 상기 안내 슬리이브(13)가 상기 댐핑 구경(31)내부에 수용되도록 하고 상기 유동통로를 통한 가스 변위에 의해 상기 밀폐위치(B)로 이동함에 따라 공압댐핑이 작용하도록 상기 댐핑 구경 시일(32)과 상기 안내 슬리이브(13) 사이에 실질적인 방사상 밀봉접촉이 생성되도록 하는 크기와 배열로 형성된 것을 특징으로 하는 진공밸브 구동장치.
유동통로(F)를 실질적인 기밀상태로 밀폐하기 위한 진공밸브(4)에 있어서,

상기 유동통로(F)를 위한 개구(21)와 밸브 시이트(22)를 구비하는 밸브 하우징(20), 및

상기 개구(21)를 개방하는 개방위치(A)와 상기 진공밸브(4)가 기밀상태로 밀폐되는 밀폐위치(B) 사이로 조정축(3)을 따라 선형적으로 변위될 수 있고, 상기 개구(21)에 관해 선형적으로 이동하여 상기 밸브 시이트(22)에 가압 밀착되는 밸브 클로저(2)를 포함하며,

상기 밸브 클로저(2)를 상기 개방위치(A)와 상기 밀폐위치(B) 사이로 상기 조정축(3)을 따라 선형적으로 변위시키기 위한 제1항 내지 제5항 및 제11항 중의 어느 한 항에 따른 진공밸브 구동장치(1)를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공 밸브.