KR101482815B1 - 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 진공밸브는 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1) 와, 진공밸브를 폐쇄하기 위해 폐쇄 경로 (s) 에 걸쳐 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 조정될 수 있고 폐쇄 위치에서는 상기 밸브 개구부 (2) 를 폐쇄하는 (이때, 적어도 하나의 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 에 눌려진다) 폐쇄 부재 (3) 와, 상기 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위한 액추에이터 (5) 와, 상기 액추에이터 (5) 를 작동시킬 수 있는 제어장치 (9) 를 구비하며, 상기 제어장치 (9) 를 위한 중요한 파라미터로서 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 상에 안착되는 폐쇄 경로 (s) 의 포인트 (p) 및/또는 상기 포인트에 존재하는 폐쇄 부재 (3) 의 속도 (v) 가 동원된다.

Description

진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법 {METHOD FOR CONTROLLING OR REGULATING A VACUUM VALVE}

본 발명은 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법에 관한 것으로, 상기 진공밸브는 하기의 것을 포함한다:

- 밸브 개구부를 가진 밸브 몸체,

- 진공밸브를 폐쇄하기 위해 폐쇄 경로에 걸쳐 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 조정될 수 있고, 폐쇄 위치에서는 상기 밸브 개구부를 폐쇄하는 (이때, 적어도 하나의 탄성시일이 시일링 표면에 눌려진다) 폐쇄 부재,

- 상기 폐쇄 부재를 조정하기 위한 액추에이터, 및

- 상기 액추에이터를 작동시킬 수 있는 제어장치.

폐쇄 부재의 개방 및 폐쇄를 위한 액추에이터를 작동시키는 진공밸브용 제어장치들이 공지되어 있으며, 상기 액추에이터를 작동시키기 위해 상기 액추에이터에는 상응하는 작동매체, 예컨대 압축공기가 공급된다. 이 경우, 자가 개방식 (self-opening) 과 자가 폐쇄식 (self-closing) 밸브가 공지되어 있고, 상기 밸브에서는 작동매체의 고장시 스프링 요소들을 통해 폐쇄 부재의 개방 위치 또는 폐쇄 위치가 유지된다. 공압식으로 구동된 진공밸브 이외에 전기식으로 구동된 진공밸브도 공지되어 있다. 안전화 기능을 실현하기 위해, 즉 진공밸브의 개방 또는 폐쇄를 진공 시스템의 특정한 상태들에서 저지하거나 또는 야기시키기 위해, 제어장치에 밸브 상태에 관한 여러 가지 입력신호들을 제공하는 것이 또한 공지되어 있다.

US 7,036,794 B2 에는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법이 공지되어 있으며, 상기 방법에 따르면 탄성시일에 작용하는 가압력은 두 압력챔버 (상기 압력챔버들 사이에 진공밸브가 배치되어 있다) 간의 압력차를 위한 검출된 값에 따라 제어장치에 의해 설정된다. 이로 인해, 상기 탄성시일의 마모가 감소될 수 있다.

본 발명의 목적은 상기 언급된 유형의 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 가능성을 확대시키는 것이다. 이는 본 발명에 따르면 청구항 제 1 항의 특징을 가진 방법을 통해 달성된다.

본 발명은 시일링 표면 (sealing surface) 상으로의 탄성시일 (elastic seal) 의 안착 포인트 및/또는 상기 포인트에 존재하는 폐쇄 부재의 속도를 동원함으로써 제어장치를 이용한 진공밸브의 개선된 제어 또는 조절이 실행될 수 있다는 기본 사상에 그 근거를 두고 있다.

본 문헌의 범위에서 '제어장치' 는 적어도 하나의 제어루프 또는 이것들의 조합을 포함한 개방적인 제어 또는 조절의 의미에서의 제어과정이 실행될 수 있는 모든, 특히 전자 장치를 포함한다.

본 발명의 바람직한 실시형태에서, 폐쇄 부재가 상기 안착 포인트로 접근하는 속도는 제어장치에 의해 설정된다. 이때, 폐쇄 부재의 속도는 상응하여 제어 또는 바람직하게는 조절된다. 안착 포인트에서의 폐쇄 부재의 속도는 바람직하게는 제어 또는 조절을 위한 적어도 하나의 입력변수에 따라 제어장치에 의해 상이한 값들로 설정될 수 있다. 이때, 제어장치에 입력 가능한 파라미터 또는 제어장치에 의해 자동으로 검출된 파라미터 또는 자동으로 검출된 변수에 관한 것일 수 있다. 손으로 입력 가능한 파라미터와 자동으로 검출 가능한 파라미터 또는 변수와의 조합들도 가능하다.

예컨대, 시일링 표면 상으로의 탄성시일의 안착 속도는 탄성시일의 (입력된 또는 검출된) 재료에 따라 제어장치에 의해 상이한 값들로 설정될 수 있다. 안착 속도는 탄성시일을 위한 중요한 하중변수로 인정되었고, 이때 충분한 수명을 위해서는 상이한 시일링재료들의 경우 크기가 상이한 최대 안착속도들이 존재해도 된다. 다른 한편으로는, 진공밸브의 최대 클록 사이클 (clock cycle) 의 관점에서는 가능한 한 높은 안착속도가 요구된다. 상이한 재료들로 만들어진 탄성시일들이 사용되면 이 요구들은 본 발명을 통해 최적화될 수 있다.

예컨대, 다른 또는 그 밖의 파라미터로는 (상기 파라미터에 따라 안착 속도는 상이한 값들로 설정된다) 사용된 공정가스 (process gas) 의 유형을 들 수 있고, 탄성시일은 진공밸브가 이용되는 진공시설에서의 공정과정시 상기 공정가스와 접촉하게 된다. 보다 자극적인 공정가스의 경우에는 소망하는 수명을 달성하기 위해 안착 속도가 감소될 수 있다.

안착 포인트에서의 폐쇄 부재의 속도를 제어 또는 조절함으로써, 시일 이외의 부품, 예컨대 액추에이터 또는 폐쇄 기구 (상기 폐쇄 기구는 액추에이터의 운동을 폐쇄 부재로 전달하는 기어 부재들이다) 의 마모도 최적화될 수 있다.

본 발명의 다른 또는 추가적인 관점에 따르면, 적어도 한번, 즉 시스템의 새로운 개시시, 바람직하게는 반복적으로 폐쇄 경로의 내부에서, 또는 진공밸브의 폐쇄시 실행된 전체 행정의 내부에서 안착 포인트의 위치를 위한 현재값이 제어장치에 의해 검출될 수 있다. 이로 인해, 개별적으로 또는 조합되어 여러 가지 제어 또는 조절 가능성이 생기며, 이는 하기에서 설명한다.

안착 포인트의 각각의 경우에 있어서의 현재값을 반복적으로 검출함으로써, 안착 포인트의 각각의 경우에 있어서의 상기 검출된 값은 탄성시일의 마모와 관련지어질 수 있다. 즉, 시일의 마모 증가시 안착 포인트는 진공밸브의 폐쇄시 액추에이터에 의해 실행된 행정의 시작 포인트로부터 점점 더 큰 간격으로 이동된다. 한계값 (limiting value) 이 초과되면 제어장치로부터 특히 광학적 및/또는 음향적 서비스 신호의 출력이 수행될 수 있고, 상기 서비스 신호는 탄성시일의 교환 필요성을 표시한다.

예컨대, 시일의 이미 존재하는 마모를 시일링 표면 상으로의 탄성시일의 안착 포인트에서의 폐쇄부재의 속도를 제어 또는 조절하기 위한 변수로 동원하는 것이 가능하다.

검출된 안착 포인트에 따라, 폐쇄 부재의 폐쇄 위치에서 탄성시일에 작용하는 가압력을 변경시키는 것이 또한 가능하다. 이로 인해, 시일의 마모 증가시에는 예컨대 가압력은 누출율을 소망하는 값 아래에 유지하기 위해 상승될 수 있다.

안착 포인트의 현재값의 검출을 통해, 안착 포인트에서의 속도를 소망하는 값으로 설정하기 위해 폐쇄 부재의 제동은 실제의 안착 포인트 전에 보다 짧은 간격으로 수행될 수 있다.

본 발명의 그 밖의 실시 변형예에서는, 진공밸브의 폐쇄시 안착 포인트에 도달하는데 걸리는 시간을 결정함으로써 액츄에이터, 및 상기 액추에이터의 운동을 폐쇄 부재에 전달하는 기어 부품들의 효율이 제어장치에 의해 검출된다. 이 효율은 액추에이터 및 이 기어 부품들 또는 이 부품들을 위한 저장 요소들의 마모와 관련지어질 수 있고, 이때 허용 가능한 마모를 초과할 시에는 제어장치에 의해 특히 광학적 및/또는 음향적 서비스 신호가 출력될 수 있다. 이 서비스 신호는 액추에이터, 기어 부재들, 또는 저장 요소들의 정비 필요성을 표시한다.

본 발명에 따른 방법은 매우 상이한 유형들의 밸브들과 관련하여 이용될 수 있다. 예컨대, 전체 폐쇄과정이 폐쇄 부재의 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 폐쇄 부재의 모든 부품들을 위해 직선으로 수행되는 방식으로 밸브가 형성될 수도 있다. 이러한 밸브들은 예컨대 US 4,809,950 A, US 6,685,163 B2 또는 US 4,921,213 A 에 공지되어 있다.

본 방법은 예컨대 슬라이딩 밸브의 유형으로 형성되어 있는 밸브에서도 이용될 수 있고, 이는 예컨대 US 4,052,036 A 또는 US 4,470,576 A 에 공지되어 있다.

버터플라이 밸브의 유형으로 진공밸브를 형성하는 것도 가능하다. 이러한 버터플라이 밸브는 예컨대 US 4,634,094 A 또는 US 6,494,434 B1 에 공지되어 있다.

이 이외에, L 밸브로 진공밸브를 형성하는 것도 가능하다. 이러한 L 밸브는 예컨대 US 6,431,518 B1 에 공지되어 있다. L 운동의 개별적인 운동성분들은 이 경우 동일한 또는 상이한 액추에이터들에 의해 야기될 수 있다.

이 이외에, 예컨대 폐쇄 부재가 V 모양으로 형성되고 양쪽에 시일을 구비하며, 상기 시일들은 상응하는 시일링 표면들에 밀착하는 진공밸브의 형태도 가능하며, 이는 US 6,367,770 B1 에 나타나 있다.

이하, 본 발명의 그 밖의 장점 및 상세내용을 첨부된 도면을 참조로 설명한다.

도 1 은 2 개의 진공챔버 사이에 배치된 진공밸브의 개략도 (폐쇄 부재의 폐쇄 위치에서의 진공밸브가 밸브 개구부의 축을 따라 단면도로 개략적으로 도시되어 있다);
도 2 는 폐쇄 부재의 개방 위치에서, 밸브 개구부의 축에 대한 횡방향의 도 1 의 진공밸브의 개략적인 단면도;
도 3 은 폐쇄 부재의 경로에 따른 폐쇄 부재의 속도와 액추에이터의 전류강도를 나타낸 도표;
도 4 는 2 개의 진공챔버 사이에 배치된, 본 발명에 따른 방식으로 제어 또는 조절 가능한 진공밸브의 그 밖의 실시형태의 개략도;
도 5 는 본 발명에 따른 방식으로 제어 또는 조절 가능한 진공밸브의 그 밖의 실시형태의 개략적인 단면도이다.

본 발명에 따른 방법이 실행될 수 있는 진공밸브의 예는 도 1 및 도 2 에 개략적으로 도시되어 있다. 상기 진공밸브는 관통 채널의 형태로 형성된 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1) 와, 폐쇄 부재 (3) 를 포함한다. 폐쇄 부재 (3) 는 개방 위치에서는 밸브 개구부 (2) 를 개방시키고 (도 2) 폐쇄 위치에서는 밸브 개구부 (2) 를 폐쇄한다 (도 1). 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 탄성시일 (4) 은 시일링 표면 (35) 에 눌려진다. 이 경우, 시일 (4) 은 폐쇄 부재 (3) 에 배치되어 있고 시일링 표면 (35) 은 밸브 몸체 (1) 에 배치되어 있다. 정반대의 배치도 가능하다.

진공밸브의 이 실시형태에서 시일 (4) 은 밸브 개구부 (2) 의 종축의 방향으로 서로 간격을 둔 2 개의 평행 평면들에 놓여 있는 섹션들을 구비하며, 상기 섹션들은 연결 섹션을 통해 서로 연결되어 있다. 폐쇄 부재 (3), 및 밸브 몸체 (1) 의 시일링 표면 (35) 의 이러한 유형은 공지되어 있으며, 예컨대 US 4,809,905 B 에 기술되어 있다.

도 2 에 도시되어 있는 그의 개방 위치로부터 도 1 에 도시되어 있는 그의 폐쇄 위치로의 폐쇄 부재 (3) 의 이동을 위해 액추에이터 (5) 가 사용되며, 상기 액추에이터는 본 실시예에서 전동기, 예컨대 AC 서보모터 또는 DC 서보모터 또는 스텝핑 모터의 형태로 형성되어 있다. 액추에이터 (5) 를 이용한 폐쇄 부재 (3) 의 이동은 중간에 접속되어 있는 기어 부재를 통해 수행되고, 도시되어 있는 실시예에서는 피니언 (6) 과 기어 랙 (gear rack, 7) 이 개략적으로 도시되어 있다. 기어 랙 (7) 의 연장부 (extension) 에 폐쇄 부재 (3) 가 고정되어 있다. 밸브 로드를 형성하는 기어 랙 (7) 의 이 연장부는 이 경우 밀봉되어 있고 (시일 (8)), 진공밸브의 진공 영역 안으로 이동 가능하게 안내되어 있다.

액추에이터 (5) 는 제어장치 (9) 에 의해 작동되고, 이때 액추에이터 (5) 의 운동은 제어장치 (9) 에 의해 제어된다.

제어장치 (9) 에 의해 작동되는 다수의 액추에이터 (5) 가 존재할 수도 있다.

도시되어 있는 실시예에서, 폐쇄 부재 (3) 의 위치는 센서 (10) 를 통해 검출되고, 예컨대 기어 랙 (7) 에 배치된 코딩 (coding) 의 검출을 통해 수행된다. 폐쇄 부재 (3) 의 상기 검출된 위치는 제어루프를 형성하기 위해 제어장치 (9) 에 공급된다. 즉, 이 실시예에서 바람직하게는 폐쇄 부재 (3) 의 운동의 조절이 수행된다.

이 이외에, 제동 또는 멈춤 장치 (36) 가 존재하며, 상기 멈춤장치에 의해 폐쇄 부재 (3) 는 적어도 폐쇄 위치에 고정될 수 있고, 바람직하게는 다른 위치들에서도, 예컨대 개방 위치에 또는 그의 폐쇄 경로의 어느 위치에도 고정될 수 있다. 도 1 에 개략적으로만 도시되어 있는, 제어장치 (9) 에 의해 작동되는 멈춤장치 (36) 는 바람직하게는 자가 폐쇄식으로 형성될 수 있고, 예컨대 작동매체, 예컨대 전류 또는 압축공기의 공급이 있으면 상기 멈춤장치는 열려 있고 작동매체의 공급이 없으면 상기 멈춤장치는 닫힌다. 이를 위해 예컨대 스프링 장치가 설치될 수 있고, 상기 스프링 장치는 마찰 요소 (37) 를 폐쇄 부재 (3) 와 연결된 부품, 예컨대 기어 랙 (7) 에 내리누른다.

예컨대 전기기계식, 전자기식 멈춤장치 (36) 또는 공압식 멈춤장치 (36) 가 이용될 수 있다.

진공밸브는 진공챔버 (11, 12) 들 사이에 배치되어 있고, 그러므로 진공밸브를 통해 진공챔버 (11, 12) 들 간의 소통 또는 진공챔버 (11,12) 들 간의 기밀적인 폐쇄가 가능해진다. 예컨대, 진공챔버들 중 하나 (11) 안에서는 가공되어야 하는 적어도 하나의 공작물, 예컨대 웨이버 (waver) 에서의 공정이 실행될 수 있다. 다른 진공챔버 (12) 는 예컨대 운반 챔버일 수 있다.

이 이외에, 도 1 에 개략적으로 도시되어 있는 압력센서 (13, 14) 들이 존재하는 것이 바람직하며, 상기 압력센서들에 의해 각 진공챔버 (11, 12) 안에서 우세한 압력이 검출될 수 있다. 압력 측정값들은 제어장치 (9) 에 공급된다.

제어장치 (9) 는 바람직하게는 입력장치 (15), 예컨대 제어 또는 조절을 위한 입력변수와 같은 데이터를 입력하기 위한 키보드를 구비한다.

또한, 제어장치 (9) 는 바람직하게는 출력장치 (16), 예컨대 디스플레이 또는 모니터 화면을 구비한다. 음향적인 출력도 존재할 수 있다.

도 3 에는 폐쇄 경로 (s) 에 따른 폐쇄 부재 (3) 의 속도 (v) 를 곡선 (17) 으로 나타내는 도표가 도시되어 있다. 폐쇄 경로 (s) 의 시작시 속도 (v) 는 우선 폐쇄 경로의 대부분에 걸쳐 본질적으로 유지되는 값으로 상승한다. 폐쇄 경로의 마지막 전에, 속도 (v) 는, 소망하는 힘으로 탄성시일 (4) 이 시일링 표면에 눌리는 폐쇄 경로의 끝에서 폐쇄 부재 (3) 의 정지가 달성될 때까지 내려간다.

탄성시일 (4) 이 시일링 표면 상에 안착되는 포인트가 도 3 에 도시되어 있다. 이 포인트 (p) 까지의 폐쇄 경로는 폐쇄 행정 (18) 으로 표시될 수 있고, 이 포인트 (p) 로부터 정지까지의 폐쇄 경로는 시일링 행정 (19) 으로 표시될 수 있다. 전체 폐쇄경로는 전체 행정 (20) 으로 표시될 수도 있다.

도시되어 있는 실시예에서 전체 폐쇄경로 (s) 는 예컨대 59 mm 로 기재되어 있다.

안착 포인트로 접근하는 폐쇄 부재 (3) 의 속도 (v) 는 제어장치 (9) 에 의해 설정된다. 이때, 안착 포인트 (p) 에서의 속도 (v) (=안착 속도) 의 크기는 제어 또는 조절을 위한 적어도 하나의 입력변수에 따라 설정된다.

이러한 입력변수로는 바람직하게는 탄성시일 (4) 을 구성하는 재료가 사용된다. 특히 FKM (Flour Elastomer, Viton), FFKM (Perflour Elastomer) 또는 실리콘으로 제조된 탄성시일들이 공지되어 있다. 예컨대 FFKM 재료로 제조된 시일을 위해서는 FKM 또는 실리콘으로 구성된 시일에서보다 더 작은 안착속도가 선택될 수 있다.

시일 (4) 을 구성하는 재료는 입력장치 (15) 를 통해 제어장치 (9) 에 입력될 수 있다. 예컨대 시일 (4) 에는 센서에 의해 검출되는 상응하는 코딩이 제공될 수도 있다.

그 대신 또는 추가적으로, 입력변수 (상기 입력변수에 따라 안착 속도는 상이한 값들로 설정된다) 로서 공정가스가 사용될 수 있고, 상기 공정가스는 특히 공정챔버인 진공 챔버 (11) 안에 도입되고, 상기 공정가스는 시일 (4) 과 접촉하게 된다.

안착 속도는 허용 가능한 입자 형성을 위한 입력된 값들에 따라 선택될 수도 있다. 안착 속도가 높으면 높을수록 더 많은 입자가 형성되고, 이때 특정한 적용경우들은 입자 형성에 대해 민감하다.

진공밸브의 폐쇄시 폐쇄 부재 (3) 의 속도 제어는 제어장치 (9) 를 이용해 액추에이터 (5) 의 상응하는 작동을 통해 수행된다. 이때, 바람직하게는, 도시되어 있는 실시예에서 센서 (10) 를 통해 속도의 실제값이 검출되고, 이때 소망하는 목표값으로 속도를 제어하기 위한 제어루프가 형성된다.

이 이외에, 도 3 에는 폐쇄 경로 (s) 에 걸쳐 액추에이터에 의해 수용된 전류 (I) 의 양이 곡선 (21) 으로 도시되어 있다. 액추에이터 (5) 의 초기의 가속화 후, 전류 (I) 는 폐쇄 경로의 대부분에 걸쳐 본질적으로 일정한 값 (바람직하게는 편차는 10% 보다 적다) 으로 내려간다. 안착 포인트 (p) 에 도달하기 바로 전에 폐쇄 부재 (3) 를 제동시키기 위해, 상기 공급된 전류강도는 우선 올라가고, 그 후 다시 내려간다. 안착 포인트 (p) 에서 시일링 표면에 시일 (4) 이 부딪침과 함께 전류강도의 피크 (peak, 22) (= 비교적 짧은 간격에 걸친 전류강도의 상승 및 하강) 가 동반된다. 이 피크에 후속하여, 전류강도 (I) 는 탄성시일 (4) 의 가압이 증가함과 더불어 폐쇄 경로의 끝쪽으로 상승한다. 폐쇄 위치에서 전류공급은 멈춤장치 (36) 의 작동 후 차단될 수 있다.

바람직하게는, 이중 (double) 시일링 행정 (19) 에 걸쳐 연장되는 폐쇄 경로 (s) 의 마지막 섹션 (section) 을 위해서는 전체 폐쇄경로 (s) 를 위해 필요한 시간의 적어도 20%, 바람직하게는 적어도 40% 가 소모된다.

전류강도의 피크 (22) 로부터 안착 포인트 (p) 가 제어장치 (9) 에 의해 검출될 수 있다.

적어도 시스템의 새로운 개시시, 또한 안착 포인트 (p) 의 값을 위해 본질적인 구성요소, 예컨대 폐쇄 부재 (3), 상기 폐쇄 부재의 시일 (4), 액추에이터 (5), 상기 액추에이터 (5) 와 상기 폐쇄 부재 (3) 의 사이에 접속된 기어 부재, 또는 제어장치 (9) 자체의 교환시, 안착 포인트 (p) 는 러닝 (learning)-폐쇄과정에서 검출된다. 이로 인해, 폐쇄 부재 (3) 의 속도의 제어 또는 조절이 최적화될 수 있다.

예컨대, 안착 포인트 (p) 자체가 직접 검출되지 않는 경우, 안착 포인트 (p) 에서의 폐쇄 부재의 속도를 소망하는 값으로 설정하기 위한 폐쇄 부재 (3) 의 속도의 제어 또는 조절은, 폐쇄 경로의 끝 포인트가 검출되고, 탄성시일의 적어도 근사적으로 알려져 있는 압축으로부터 안착 포인트 (p) 를 위한 근사값이 검출되며, 그리고 속도의 값은 상기 대략 검출된 안착 포인트 주위의 충분히 큰 영역에 걸쳐 소망하는 값으로 일정하게 유지되도록 실행될 수도 있다.

하지만 바람직하게는 상기 언급한 바와 같이 적어도 시스템의 새로운 개시시 또는 안착 포인트의 값을 위해 본질적인 구성요소의 교환시 러닝-폐쇄과정이 실시되고, 상기 러닝-폐쇄과정으로부터 안착 포인트를 위한 값이 검출된다.

바람직하게는, 안착 포인트 (p) 의 위치는 예컨대 매 (n 번째) 폐쇄과정시 반복적으로 검출되고, 상기 n 은 1 과 1000 사이의 자연수를 말한다.

안착 포인트 (p) 의 현재값의 검출이 반복적으로 실행되면, 안착 포인트 (p) 의 위치로부터 예컨대 시일의 마모를 추론할 수 있다. 마모로 인해, 또한 반복된 압축 후 본래의 지름의 완전하지 않은 복원으로 인해, 안착 포인트 (p) 는 폐쇄경로의 시작 포인트로부터, 또는 진공밸브의 폐쇄시 통과되는, 밸브 몸체 (1) 와 관련된 다른 고정 포인트 (fix point) 로부터 점점 더 멀리 이동된다. 안착 포인트의 검출된 현재값과 미리 주어진 한계값의 비교 결과 탄성시일 (4) 의 마모가 너무 크면 제어장치 (9) 로부터는 탄성시일 (4) 의 교환 필요성을 표시하는 서비스 신호가 출력된다.

액추에이터에서 또는 밸브 기구의 부품에서 변경이 실행되면, 러닝-폐쇄과정 후 시일을 위한 아직 허용 가능한 마모를 결정할 수 있기 위해, 시일의 이제까지 존재하는 마모가 저장된다.

시일이 교환되면, 또는 상기 시일과 함께 폐쇄 부재가 교환되면 마모는 값 0 으로 되돌아가고, 안착 포인트 (p) 의 검출을 위한 러닝-폐쇄과정이 실행된다.

예컨대, 안착 포인트 (p) 의 검출된 위치에 따라, 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 탄성시일 (4) 에 가해지는 가압력이 맞춰질 수도 있다. 즉, 이 가압력은 여전히 소망하는 기밀성을 달성하기 위해, 보다 높은 마모의 경우에서는 높아질 수 있다.

진공밸브의 폐쇄시 안착 포인트 (p) 에 도달하는데 걸리는 시간으로부터 액추에이터 (5), 및 상기 액추에이터 (5) 와 폐쇄 부재 (3) 의 사이에 접속된 기어 부재들의 효율이 제어장치 (9) 에 의해 검출될 수 있다. 전류강도 (I) 는 적어도 폐쇄경로의 대부분에 걸쳐, 예컨대 폐쇄경로의 80 % 를 초과하여 매 폐쇄과정시 동일한 값으로 설정된다 (도 3 참조). 효율에 따라, 안착 포인트 (p) 에 도달할 때까지 어느 정도 큰 속도 (v) 및 이와 관련된 어느 정도 긴 기간이 발생한다. 너무 적은 효율이 확인되면 제어장치 (9) 로부터 서비스 신호가 출력된다.

효율을 검출하기 위해, 공급된 전류의 확정된 값의 경우 폐쇄경로의 특정한 부분경로를 나아가기 위해 폐쇄 부재 (3) 가 필요로 하는 시간이 검출될 수도 있다. 이 부분경로는 예컨대 센서 (10) 을 통해 검출될 수 있다.

폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 시일 (4) 에 작용하는 가압력은 원하는 값으로 설정된다. 상기 가압력의 제어 또는 조절은 힘-경로 제어 또는 조절을 통해 수행될 수 있다. 힘 제어 또는 조절에서는, 액추에이터에 의해 가해진 힘은 작동매체, 이 경우에는 전류강도의 상응하는 공급을 통해 설정된다. 상기 가해진 힘은 예컨대 스트레인 게이지를 통해 검출될 수 있다. 경로 제어 또는 조절에서는, 시일 (4) 에 작용하는 상응하는 가압력을 실현하기 위해 시일링 행정 (19) 의 크기가 설정된다. 이를 위해 안착 포인트 (p) 는 예컨대 상기 기술한 바와 같이 또는 광학 카메라를 이용해 검출된다. 안착 포인트 (p) 에서 시작하여, 폐쇄 부재 (3) 는 소망하는 시일링 행정에 상응하는 밸브 시트 (valve seat) 의 방향으로 거리를 나아간다.

폐쇄시, 미리 주어진 폐쇄 위치에 도달하면 상기 설정된 가압력을 고정시키기 위해 멈춤장치 (제동장치) (36) 가 작동된다. 그 후, 작동매체의 공급, 즉 본 경우에는 전류공급이 차단될 수 있다.

작동매체가 고장난 경우에는 멈춤장치 (36) 의 자가 폐쇄식 형태를 통해 폐쇄 부재가 현재 위치하는 위치에 상기 폐쇄 부재 (3) 를 고정시킬 수 있고, 이는 안전화를 위한 특징이다.

폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 위치에서 탄성시일 (4) 에 작용하는 가압력은 알려진 바와 같이 두 압력챔버 (11, 12) 들 사이에 작용하는 압력차에 따라 제어장치 (9) 에 의해 설정될 수 있다.

공압식으로 작동된 진공밸브의 예는 도 4 에 개략적으로 도시되어 있다. 이 경우에는 압력하에 있는 공기가 작동매체로 액추에이터 (5) 에 공급된다. 폐쇄 부재 (3) 의 속도를 효과적으로 조절할 수 있기 위해 액추에이터 (5) 의 피스톤 (23) 은 동시에 양쪽에서 압축공기로 가압될 수 있고, 이때 두 실린더 공간 안의 압력차는 제어장치 (9) 에 의해 상응하는 제어 부재 (24, 25) 들을 통해 설정될 수 있다.

이 경우, 안착 포인트 (p) 는 경우에 따라서는 폐쇄 경로 (s) 에 걸친 압력 진행 (pressure progression) 으로부터 검출될 수 있다.

사용된 액추에이터 (5) 의 유형에 관계 없이 안착 포인트 (p) 는 예컨대 광학적으로 카메라를 이용해 검출될 수 있다.

이 실시예에서의 진공밸브의 제어 또는 조절은 도 1 ~ 도 3 을 근거로 기술된 바와 유사한 방식으로 수행될 수 있고, 이때 폐쇄 부재 (3) 의 제어 또는 조절은 이전의 전류강도 대신 이제는 작동매체의 압력 또는 압력차를 통해 수행된다.

상기 기술된 본 발명의 상이한 관점들은 상이하게 형성된 진공밸브들에서도 실시 가능하다. 도 5 에는 예컨대 L 밸브만 도시되어 있다. 피스톤-실린더-유닛으로서 형성된 액추에이터 (26) 를 이용해 폐쇄 부재 (3) 는 그의 개방 위치와, 시일링 표면과 마주하고는 있으나 상기 시일링 표면으로부터 아직 들어내진 위치 사이에서 조정되고, 이를 위해 압축공기 라인 (27, 28) 들은 상응하여 압축공기로 가압되고, 환기된다. 마찬가지로 피스톤-실린더-유닛에 의해 형성된 액추에이터 (29) 를 이용해 폐쇄 부재 (3) 는 시일링 표면을 구비하는 밸브 시트에 눌려지고, 이를 위해 피스톤 (32) 을 이동시키기 위해 압축공기 라인 (30, 31) 들은 상응하여 압축공기로 가압되고 또는 환기된다. 밸브 몸체 (1) 에 배치된 시일링 표면에 대한 시일 (4) 의 가압은 편심적으로 설치된 기어휠 (33) 을 통해 수행되고, 상기 기어휠은 피스톤 (32) 에 배치된 기어 랙 (34) 과 상호 작용한다.

시일링 표면 상으로의 시일 (4) 의 안착 속도는 마찬가지로 예컨대 시일 (4) 의 재료에 따라 변화될 수 있다.

너무 큰 마모의 경우 서비스 신호를 출력하기 위해, 안착 포인트의 위치의 결정으로부터 시일 (4) 의 마모를 추론할 수 있다.

너무 적은 효율의 경우 서비스 신호를 출력하기 위해, 안착 포인트에 도달하기까지 필요한 시간으로부터 기구의 효율이 검출될 수 있다.

모든 실시예들에서, 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위해 필요한 힘을 감시함으로써 이물질에 대한 트랩핑 방지 수단이 제공될 수 있다. 특히 안착 포인트 (p) 의 검출시, 이러한 트랩핑 방지를 실현하기 위해, 폐쇄시 미리 주어진 한계값을 초과하는 힘증가가 안착 포인트 (p) 에 도달하기 전에 나타나는 지의 여부가 감시될 수 있다.

폐쇄 부재 (3) 의 위치 및/또는 속도를 검출하기 위해 상이한 유형의 센서들, 예컨대 광학 또는 유도 센서 (inductive sensor) 가 이용될 수 있다.

그의 폐쇄 위치에서의 폐쇄 부재 (3) 의 고정은 예컨대 액추에이터 (5) 의 운동을 전달하는 기어 부재들 (예컨대 자가 잠금식 스핀들 리프팅 기어) 또는 액추에어터 자체를 자가 잠금식으로 형성함으로써 달성될 수도 있거나 또는 기어 부재들이 사점 (dead point) 을 넘어 이동됨으로써 달성될 수도 있다.

1 : 밸브 몸체 2 : 밸브 개구부
3 : 폐쇄 부재 4 : 탄성시일
5 : 액추에이터 6 : 피니언
7 : 기어 랙 8 : 시일
9 : 제어장치 10 : 센서
11 : 진공챔버 12 : 진공챔버
13 : 압력센서 14 : 압력센서
15 : 입력장치 16 : 출력장치
17 : 곡선 18 : 폐쇄 행정
19 : 시일링 행정 20 : 전체 행정
21 : 곡선 22 : 피크
23 : 피스톤 24 : 조정 부재
25 : 조정 부재 26 : 액추에이터
27 : 압축공기 라인 28 : 압축공기 라인
29 : 액추에이터 30 : 압축공기 라인
31 : 압축공기 라인 32 : 피스톤
33 : 기어휠 34 : 기어 랙
35 : 시일링 표면 36 : 멈춤장치
37 : 마찰 요소

Claims (12)

1. 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법으로서,
   상기 진공밸브가
   - 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1),
   - 진공밸브를 폐쇄하기 위해 폐쇄 경로 (s) 에 걸쳐 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 조정될 수 있고, 폐쇄 위치에서는 상기 밸브 개구부 (2) 를 폐쇄하는 폐쇄 부재 (3) 로서, 적어도 하나의 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 에 눌려지는, 상기 폐쇄 부재 (3),
   - 상기 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위한 액추에이터 (5), 및
   - 상기 액추에이터 (5) 를 작동시킬 수 있는 제어장치 (9)
   를 포함하고,
   상기 제어장치 (9) 에서 상기 폐쇄 부재 (3) 의 속도 (v)를 설정하기 위한 중요한 파라미터로서 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 상에 안착되는 폐쇄 경로 (s) 의 안착 포인트 (p) 가 사용되고,
   상기 안착 포인트 (p) 로 접근하는 상기 폐쇄 부재 (3) 의 속도 (v) 는, 상기 탄성시일 (4) 의 상이한 재료들을 위해 상이한 값들로 상기 제어장치 (9) 에 의해 설정되거나, 상기 탄성시일 (4) 과 접촉하게 되는 상이한 공정가스들을 위해 상이한 값들로 상기 제어장치 (9) 에 의해 설정되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 제어장치 (9) 에 의해 적어도 하나의 러닝-폐쇄과정이 실행되고, 상기 러닝-폐쇄과정에서는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위해 동원된 파라미터의 적어도 하나의 값이 검출되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
3. 제 1 항에 있어서, 상기 탄성시일 (4) 이 상기 시일링 표면 (35) 상에 안착되는 폐쇄 경로 (s) 에서의 안착 포인트 (p) 는 적어도 한번 상기 제어장치 (9) 에 의해 검출되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
4. 제 3 항에 있어서, 상기 안착 포인트 (p) 의 검출된 값은 상기 제어장치 (9) 에 의해 한계값과 비교되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 비교의 결과에 따라 상기 제어장치 (9) 로부터 서비스 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
6. 제 3 항 내지 제 5 항 중 어느 한 항에 있어서, 진공밸브의 폐쇄시 안착 포인트 (p) 에 도달하는데 걸리는 시간을 결정함으로써 액추에이터, 및 상기 액추에이터 (5) 의 운동을 폐쇄 부재 (3) 에 전달하는 기어 부재들의 효율이 상기 제어장치 (9) 에 의해 검출되고, 그리고 이 효율은 액추에이터 (5) 및 상기 기어 부재들의 마모와 관련지어질 수 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
7. 제 1 항에 있어서, 상기 시일링 표면 (35) 상으로의 상기 탄성시일 (4) 의 안착 포인트 (p) 는, 폐쇄 경로 (s) 에 걸쳐 상기 액추에이터 (5) 쪽으로의 작동매체의 공급을 반영하는 진행으로부터 검출되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
8. 제 1 항에 있어서, 상기 안착 포인트 (p) 는, 상기 폐쇄 부재 (3) 의 폐쇄 경로 (s) 에 걸쳐 전기식으로 작동된 상기 액추에이터 (5) 에 공급된 전류의 전류강도 (I) 의 진행으로부터 검출되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
9. 제 1 항에 있어서, 진공밸브의 폐쇄시, 상기 안착 포인트 (p) 로부터 폐쇄 위치까지의 경로의 길이의 두 배인 폐쇄 경로 (s) 의 마지막 섹션을 위해서는, 전체 폐쇄경로 (s) 를 위해 필요한 시간의 적어도 20% 가 소모되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
10. 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법으로서,
    상기 진공밸브가
    - 밸브 개구부 (2) 를 가진 밸브 몸체 (1),
    - 진공밸브를 폐쇄하기 위해 폐쇄 경로 (s) 에 걸쳐 개방 위치와 폐쇄 위치의 사이에서 조정될 수 있고, 폐쇄 위치에서는 상기 밸브 개구부 (2) 를 폐쇄하는 폐쇄 부재 (3) 로서, 적어도 하나의 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 에 눌려지는, 상기 폐쇄 부재 (3),
    - 상기 폐쇄 부재 (3) 를 조정하기 위한 액추에이터 (5), 및
    - 상기 액추에이터 (5) 를 작동시킬 수 있는 제어장치 (9)
    를 포함하고,
    상기 제어장치 (9) 를 위한 중요한 파라미터로서 탄성시일 (4) 이 시일링 표면 (35) 상에 안착되는 폐쇄 경로 (s) 의 안착 포인트 (p) 가 사용되고,
    상기 탄성시일 (4) 이 상기 시일링 표면 (35) 상에 안착되는 폐쇄 경로 (s) 에서의 안착 포인트 (p) 는 적어도 한번 상기 제어장치 (9) 에 의해 검출되고,
    진공밸브의 폐쇄시 안착 포인트 (p) 에 도달하는데 걸리는 시간을 결정함으로써 액추에이터, 및 상기 액추에이터 (5) 의 운동을 폐쇄 부재 (3) 에 전달하는 기어 부재들의 효율이 상기 제어장치 (9) 에 의해 검출되고, 그리고 이 효율은 액추에이터 (5) 및 상기 기어 부재들의 마모와 관련지어질 수 있는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
11. 제 10 항에 있어서, 상기 안착 포인트 (p) 의 검출된 값은 상기 제어장치 (9) 에 의해 한계값과 비교되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.
12. 제 11 항에 있어서, 상기 비교의 결과에 따라 상기 제어장치 (9) 로부터 서비스 신호가 출력되는 것을 특징으로 하는 진공밸브를 제어 또는 조절하기 위한 방법.

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