KR102503053B1 - 힘 센서를 포함하는 진공 밸브 - Google Patents

Abstract

본 발명은 변형 감지 요소를 갖는 적어도 하나의 힘 센서(11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f)를 구비한 센서 조립체를 포함하는 진공 밸브에 관한 것이다. 센서 조립체는, 제1 및 제2 밀봉 표면 사이에 놓인 밀봉(10)의 압축과 관련된 측정 신호가 센서 조립체에 의해 검출되도록 설계되고, 상기 압축은 제1(6a) 및 제2(6b) 밀봉 표면에 의해 생성된다.

Description

힘 센서를 포함하는 진공 밸브

본 발명은 변형 감지 요소를 포함하는 적어도 하나의 힘 센서를 갖는 센서 조립체를 포함하는 진공 밸브에 관한 것이다.

밸브 하우징 내에 형성된 개구를 통해 안내되는 체적 또는 질량 유동을 조절하고 그리고/또는 유동 경로의 실질적 기밀 폐쇄를 위한 진공 밸브는 일반적으로 종래 기술로부터의 상이한 실시예들에서 공지되어 있으며, 특히 오염 입자들의 존재 없이 가능한 한 보호된 환경에서 발생해야 하는 IC, 반도체 또는 기판 제조 분야의 진공 챔버 시스템들에서 사용된다. 이러한 진공 챔버 시스템들은 특히, 프로세싱 또는 제조될 반도체 요소들 또는 기판들을 수용하기 위해 제공되고, 반도체 요소들 또는 다른 기판들이 진공 챔버 내로 및 밖으로 안내될 수 있게 하는 적어도 하나의 진공 챔버 개구 및 또한 진공 챔버를 배기하기 위한 적어도 하나의 진공 펌프를 갖는 적어도 하나의 배기가능한 진공 챔버를 포함한다. 예를 들어, 반도체 웨이퍼들 또는 액정 기판들을 위한 제조 설비에서, 높은 감도의 반도체 또는 액정 요소들은 다수의 처리 진공 챔버들을 순차적으로 통과하며, 여기서 처리 진공 챔버들 내부에 위치된 부분들 각각은 처리 디바이스에 의해 처리된다. 프로세스 진공 챔버들 내의 프로세싱 프로세스 및 또한 챔버로부터 챔버로의 이송 둘 모두 동안, 높은 감도의 반도체 요소들 또는 기판들은 항상 보호된 대기, 특히 공기 없는 환경에 위치되어야 한다.

이러한 목적으로, 한편으로는, 가스 공급 또는 배출을 개방 및 폐쇄하기 위한 주변 밸브들, 및 다른 한편으로는 부품들의 도입 및 제거를 위해 진공 챔버들의 이송 개구들을 개방 및 폐쇄하기 위한 이송 밸브들이 사용된다.

반도체 부품들이 통과하는 진공 밸브들은 또한, 설명된 적용 영역 및 그에 연결된 치수로 인해 진공 이송 밸브들로, 또한 주로 직사각형의 개구 단면으로 인해 직사각형 밸브들로, 그리고 또한 이의 통상적인 기능으로 인해 슬라이드 밸브들, 직사각형 슬라이드들 또는 이송 슬라이드 밸브들로 지칭된다.

주변 밸브들은 특히 진공 챔버와 진공 펌프 또는 추가적 진공 챔버 사이의 가스 유동을 제어 또는 조절하기 위해 사용된다. 주변 밸브들은 예를 들어 프로세스 진공 챔버 또는 이송 챔버와 진공 펌프, 대기 또는 추가적 프로세스 진공 챔버 사이의 파이프 시스템 내부에 위치된다. 펌프 밸브들로 또한 지칭되는 이러한 밸브들의 개구 단면은 일반적으로 진공 이송 밸브의 경우보다 작다. 주변 밸브들은 사용 영역에 따라 개구의 완전한 개방 및 폐쇄 뿐만 아니라 완전한 개방 위치와 기밀 폐쇄 위치 사이의 개구 단면의 연속적인 조정에 의해 유량을 제어 또는 조절하기 위해 사용되기 때문에, 이는 또한 조절 밸브들로 지칭된다. 가스 유동을 제어 또는 조절하기 위한 하나의 가능한 주변 밸브는 진자 밸브(pendulum valve)이다.

예를 들어 US 6,089,537(Olmsted)로부터 공지된 것과 같은 전형적인 진자 밸브에서는, 제1 단계에서, 일반적으로 둥근 밸브 플레이트가, 개구를 해제하는 위치로부터 개구를 커버하는 중간 위치까지 또한 일반적으로 둥근 개구 위에서 회전가능하게 피봇된다. 예를 들어, US 6,416,037(Geiser) 또는 US 6,056,266(Blecha)에서 설명된 바와 같은 슬라이드 밸브의 경우, 밸브 플레이트 및 또한 개구는 통상적으로 직사각형으로 설계되고, 이러한 제1 단계에서, 개구를 해제하는 위치로부터 개구를 커버하는 중간 위치로 선형으로 변위된다. 이러한 중간 위치에서, 진자 또는 슬라이드 밸브의 밸브 플레이트는 개구를 둘러싸는 밸브 시트에 대해 이격된 대향 위치에 위치된다. 제2 단계에서, 밸브 플레이트와 밸브 시트 사이의 거리는 감소되고, 따라서 밸브 플레이트와 밸브 시트가 서로에 대해 균일하게 가압되고 개구는 실질적으로 기밀하게 폐쇄된다. 이러한 제2 이동은 바람직하게는 밸브 시트에 실질적으로 수직인 방향에서 발생한다. 밀봉은, 밸브 플레이트의 폐쇄부 측에 배열된 밀봉 링을 통해 발생할 수 있는데, 밸브 플레이트는, 밸브 플레이트의 폐쇄부 측이 가압되는 밸브 시트 상의 개구 주위 둘레에서 또는 밀봉 링을 통해 밸브 시트 상으로 가압된다. 2 단계로 발생하는 폐쇄 절차로 인해, 밸브 플레이트와 밸브 시트 사이의 밀봉 링은, 제2 단계에서 밸브 플레이트의 이동이 밸브 시트 상으로 실질적으로 선형으로 수직으로 발생하기 때문에 밀봉 링을 파괴할 전단력들에 거의 영향을 받지 않는다.

예를 들어, US 6,629,682B2(Duelli)로부터의 종래 기술로부터 상이한 밀봉 디바이스들이 공지되어 있다. 진공 밸브들에서 밀봉 링들 및 밀봉들에 적합한 하나의 재료는 예를 들어 FKM으로 또한 공지된 불소 고무, 특히 "Viton"이라는 상품명으로 공지된 플루오로엘라스토머 뿐만 아니라 짧게는 FFKM인 퍼플루오로 고무이다.

진자 밸브에서의 회전 운동 및 개구에 대해 평행한 밸브 플레이트의 슬라이드 밸브에서의 병진 운동 및 개구에 수직인 실질적으로 병진 운동의 이러한 조합을 달성하기 위한 상이한 구동 시스템들이 종래 기술로부터, 예를 들어, 진자 밸브에 대한 US 6,089,537(Olmsted) 및 슬라이드 밸브에 대한 US 6,416,037(Geiser)로부터 공지되어 있다.

밸브 플레이트를 밸브 시트에 대해 가압하는 것은, 전체 압력 범위 내에서 요구되는 기밀성이 보장되는 것 및 또한 과도하게 높은 압력 스트레인으로 인한 밀봉 매질, 특히 O 링의 형태인 밀봉 링에 대한 손상이 회피되는 것 둘 모두를 위해 발생해야 한다. 이를 보장하기 위해, 공지된 밸브는 2개의 밸브 플레이트 측 사이에서 우세한 압력 차이의 기능으로서 조절되는 밸브 플레이트의 접촉 압력 조절을 제공한다. 그러나, 특히, 큰 압력 변형들의 경우 또는 부분적 진공으로부터 과압력으로 또는 반대로의 변화의 경우, 밀봉 링의 전체 원주를 따라 균일한 힘 분포가 항상 보장될 수는 없다. 일반적으로, 밸브에 가해지는 압력으로부터 초래되는 지지력들로부터 밀봉 링을 분리시키기 위한 시도가 행해진다. US 6,629,682 (Duelli)에서, 예를 들어 밀봉 링 및 인접한 지지 링으로 구성되어 있으며, 따라서 밀봉 링에는 실질적으로 지지력이 없는 밀봉 매질을 갖는 진공 밸브가 이러한 목적으로 제안된다.

제2 이동 단계에 추가적으로 또는 대안적으로, 가능하게는 과압 및 또한 부분적 진공 둘 모두에 대해 요구되는 기밀성을 달성하기 위해, 일부 공지된 진자 밸브들 또는 슬라이드 밸브들은 밸브 링을 제공하고, 이는 밸브 플레이트에 수직으로 변위가능하고 개구를 둘러싸며, 밸브의 기밀 폐쇄를 위해 밸브 플레이트 상으로 가압된다. 밸브 플레이트와 관련하여 능동적으로 변위가능한 밸브 링들을 갖는 이러한 밸브들은, 예를 들어 DE 1 264 191 B1, DE 34 47 008 C2, US 3,145,969(von Zweck) 및 DE 77 31 993 U로부터 공지되어 있다. US 5,577,707(Brida)에서, 개구를 통한 유량을 제어하기 위해 개구 위에서 평행하게 피봇가능한 밸브 플레이트 및 개구를 갖는 밸브 하우징을 포함하는 진자 밸브가 설명된다. 개구를 둘러싸는 밸브 링은 다수의 스프링들 및 압축 공기 실린더들에 의해 밸브 플레이트를 향하는 방향으로 수직으로 능동적으로 이동가능하다. 이러한 진자 밸브의 가능한 개선은 US 2005/0067603 A1(Lucas 등)에 제안되어 있다.

전술된 밸브들은 특히 진공 챔버에서 고감도 반도체 컴포넌트들의 제조 동안 사용되기 때문에, 이러한 프로세스 챔버들에 대해 대응하는 밀봉 효과가 또한 신뢰가능하게 보장되어야 한다. 특히, 압축 시에 밀봉 재료와 접촉하게 되는 밀봉 재료 또는 밀봉 표면의 상태는 이러한 목적을 위해 중요하다. 진공 밸브의 동작 수명 동안, 밀봉 재료 또는 밀봉 표면들의 마모가 통상적으로 발생할 수 있다.

가능하게는 이러한 경우에 발생하는 누설을 회피하거나 밀봉의 품질을 충분히 높은 레벨로 일정하게 유지하기 위해, 일반적으로 밸브 폐쇄부는 특정 시간 간격들로 대체되거나 복구될 수 있다. 이러한 경우, 이러한 유지보수 사이클은 통상적으로 특정 시간 기간에 예상되는 개방 및 폐쇄 사이클들의 수에 기초하여 치수화된다. 따라서 유지보수는 통상적으로 가능한 한 사전에 누설의 발생을 방지할 수 있는 예방 조치로 발생한다.

이러한 유지보수 요건은 단지 밀봉 재료 또는 밸브 플레이트로 제한되는 것이 아니라 특히 밸브 플레이트에 대응하는 진공 밸브의 일부를 형성하는 밸브 시트로 확장된다. 밸브 시트 부분 상의 밀봉 표면의 구조, 예를 들어 밸브 시트에 통합된 홈은 또한 기계적 스트레인에 의해 영향을 받는다. 따라서 밸브의 동작으로부터 얻어진 홈의 구조적 변화가 또한 밀봉의 손상을 초래할 수 있다. 대응하는 유지보수 간격들이 통상적으로 또한 이러한 목적으로 정의된다.

이러한 밸브 유지보수의 하나의 단점은 이의 예방적 특성이다. 유지보수에 의해 영향받는 부분들은 통상적으로 정규의 또는 실제 서비스 수명의 경과 전에 복구 또는 대체된다. 임의의 이러한 유지보수 단계는 일반적으로 제조 공정 및 증가된 기술적 및 재정적 지출로 인해 특정 셧다운 시간을 요구한다. 전체적으로 이는 요구되는 것보다 짧고 필요한 것보다 더 빈번한 간격으로 제조가 종료되는 것을 의미한다.

따라서, 본 발명은 개별적인 밸브 부분들의 서비스 수명의 최적화된 동작 및 그에 따른 개선, 즉 연장을 가능하게 하는 개선된 진공 밸브를 제공하는 목적에 기초한다.

본 발명의 추가적 목적은 최적화된 밸브 유지보수 및 그에 따른 개선, 즉, 임의의 가능한 프로세스 셧다운들의 단축을 가능하게 하는 개선된 진공 밸브를 제공하는 것이다.

본 발명의 추가적 목적은 이러한 밸브 시스템을 제공하는 것이고, 이를 사용하여 프로세스 체적의 더 신뢰가능한 기밀 밀봉이 달성될 수 있고, 특히 밀봉의 품질이 예측가능하다.

이러한 목적들은 독립항들의 특성적 특징들의 구현에 의해 달성된다. 대안적인 또는 유리한 방식으로 본 발명을 개선하는 특징들은 종속 특허 청구항들로부터 추론될 수 있다.

본 발명의 기본 개념은 적어도 하나의 힘 센서를 포함하는 센서 조립체를 갖는 진공 밸브를 조합하고, 이러한 경우 그에 따라 진공 밸브의 밀봉 마모의 모니터링 및 감소가 달성될 수 있도록 밸브 및 센서 조립체를 설계하는 것이다. 밀봉 표면들 사이에 위치된 밀봉의 서로 대응하는 밀봉 표면들에 의해 생성되는 밀봉 압축을 검출하기 위한 압력 센서의 보조로, 압축력은 다른 컴포넌트들의 마모와 독립적으로 측정 및 가능하게는 조절될 수 있고, 예를 들어, 밀봉 마모는 차동 압력에 대한 상이한 밀봉 압축들에 의해 차동 압력 없이 감소될 수 있다. 따라서 유지보수 비용이 특히 감소되고 따라서 유지보수 간격들이 연장될 수 있다.

그 다음, 또한, 센서 조립체에 의해 측정 신호들이 획득될 수 있고, 진공 밸브의 상태 정보의 항목은 예를 들어, 밀봉 표면(밀봉 재료)의 구조적 실시예를 유도하기 위해 이러한 신호들에 기초하여, 예를 들어, 밀봉 상의 밀봉 표면들의 접촉 압력에 대해 유도될 수 있다. 따라서, 진공 밸브의 상태는 점진적으로 모니터링 및 평가될 수 있다. 예를 들어, 밀봉 표면의 개별적인 컴포넌트들의 유지보수 또는 대체 시점은 그렇게 생성될 수 있는 데이터에 의해 결정될 수 있다. 따라서, 예를 들어, 밸브의 누설 방지의 실패가 실질적으로 예측될 수 있고 (시간순으로) 엄밀한 맞춤형 대책이 개시될 수 있다. 따라서 유지보수 간격들은 더 잘 계획될 수 있고 더 효율적으로 수행될 수 있으며, 프로세스 무결성은 동시에 보장되고 고정되어 유지된다.

밀봉 표면 또는 엘라스토머 밀봉 재료의 부분들의 표면 거동(압축률)은 예를 들어 진공 밸브의 밀봉 마모에 대한 관련된 상태 정보로서 사용될 수 있다.

압력 센서는 예를 들어 스트레인 게이지 힘 센서에 기초할 수 있으며, 여기서 스트레인 게이지 센서는 예를 들어 압력 센서의 일측에 이러한 목적으로 증기 증착된다. 압축은 예를 들어 전기 드라이브에 의해 개별적으로 설정될 수 있다. 공압식 L-모션 드라이브에서, 센서를 사용하여 밸브가 폐쇄되는지 여부가 또한 체크될 수 있다.

본 발명은 체적 또는 질량 유동의 조절을 위한 및/또는 유동 경로의 기밀 차단을 위한 진공 밸브, 예를 들어 진공 슬라이드 밸브, 진자 밸브 또는 모노 밸브에 관한 것이고, 진공 밸브는, 예를 들어 제1 가스 영역을 제2 가스 영역에 연결시킬 수 있는 개방 축을 정의하는 밸브 개구 및 밸브 개구 주위 둘레의 제1 밀봉 표면을 포함하는 밸브 시트를 포함한다. 또한 진공 밸브는 체적 또는 질량 유동의 조절을 위한 및/또는 제1 밀봉 표면에 대응하는 제2 밀봉 표면을 갖는 유동 경로의 차단을 위한 밸브 폐쇄부, 특히 밸브 플레이트를 포함하고, 그 가변 위치는 밸브 폐쇄부의 각각의 위치 및 정렬에 의해 결정된다.

이러한 경우, 밸브 시트는 진공 밸브의 필수 컴포넌트일 수 있으며, 특히 밸브 하우징의 일부를 구현할 수 있다. 대안적으로, 밸브 시트는 진공 챔버의 개방에 의해 형성될 수 있고, 밸브 시트와 관련하여 이동가능한 밸브 폐쇄부와 협력함으로써 본 발명의 의미에서 진공 밸브를 형성할 수 있다.

특히, 2개의 밀봉 표면들 중 하나는 밀봉 재료로 만들어진 밀봉을 포함한다. 밀봉 재료는 예를 들어, 폴리머 기반 재료(예를 들어, 엘라스토머, 특히 플루오로엘라스토머)일 수 있으며, 이는 밀봉 표면 상으로 가황되거나 밸브 폐쇄부 또는 밸브 시트의 홈에 O-링으로서 제공된다. 따라서 밀봉 표면들은 바람직하게는 본 발명의 범주에서, 밀봉 재료로 제조된 밀봉이 밸브 개구를 폐쇄하기 위한 압축된 형태(폐쇄 위치)로 그 사이에 제공되는 표면들로 고려된다.

구동 유닛은 밸브 폐쇄부에 결합되며, 밸브 폐쇄부는, 밸브 폐쇄부의 각각의 위치들에 의해 정의되는 각각의 밸브 개구 상태들을 제공하기 위해 정의된 방식으로 밸브 폐쇄부가 가변적이고 설정가능하도록 설계된다. 밸브 폐쇄부는, 밸브 폐쇄부와 밸브 시트가 서로에 대한 접촉없이 제공되는 개방 위치로부터, 개재된 밀봉을 통해 제1 밀봉 표면과 제2 밀봉 표면 사이에 축방향 밀봉 접촉이 존재하고 따라서 밸브 개구가 기밀하게 및 원래대로 폐쇄되는 폐쇄 위치로 조정가능하다.

구동 유닛은 예를 들어 전기 모터(스테핑 모터)로서 또는 다수의 모터들의 조합으로서 또는 공압 드라이브로서 설계된다. 특히, 드라이브는 적어도 2개의(실질적으로 직교하는) 방향들로 밸브 폐쇄의 이동을 제공한다.

진공 밸브는 또한, 변형-감지 요소, 예를 들어 스트레인 게이지 힘 센서를 포함하는 적어도 하나의 힘 센서를 갖는 센서 조립체를 포함하며, 센서 조립체는, 제1 및 제2 밀봉 표면들 사이에 위치된 밀봉의 제1 및 제2 밀봉 표면들에 의해 생성된 밀봉 압축에 대한 측정 신호가 센서 조립체에 의해 획득되도록 설계된다.

일 실시예에서, 진공 밸브는 개방 위치와 폐쇄 위치 사이에서 밸브 폐쇄부를 조정하기 위해 미리 정의된 제어 값들을 사용하여 구동 유닛을 작동시키기 위한 모니터링 및 제어 유닛을 포함하고, 여기서 구동 유닛, 밸브 폐쇄부 및 센서 조립체는, 제어 값들이 측정 신호에 기초하여 설정되도록, 특히 측정 신호가 미리 정의된 타겟 값에 연속적으로 대응하도록 설계되고 상호작용한다.

이러한 경우에, 진공 밸브, 센서 조립체 및 모니터링 및 제어 유닛은 예를 들어, 센서 조립체가 측정 신호의 제공 및 송신을 위한 모니터링 및 제어 유닛에 의해 예를 들어 종래의 유선 또는 무선 접속을 통해 일측 또는 양측 통신하도록 구성될 수 있다.

진공 밸브는 또한, 예를 들어, 획득된 측정 신호가 프로세싱 유닛에 의해 프로세싱가능하고, 상태 정보 항목이 측정 신호에 기초하여 생성될 수 있도록 설계되는, 특히 모니터링 및 제어 유닛 또는 센서 조립체에 의해 제공되는 프로세싱 유닛을 포함할 수 있다. 그 다음, 획득된 측정 신호들은, 예를 들어 모니터링 및 제어 유닛에 의한 밸브 조절을 위해 또는 사용자 정보로서 평가될 수 있는 상태 정보 항목을 제공하기 위해 추가로 프로세싱되고 제공될 수 있다.

상태 정보는 예를 들어, 구동 유닛의 기준 설정을 위한 획득된 및 예상된 접촉 압력에 기초하여, 예를 들어, 획득된 측정 신호에 대한 실제 타겟 비교에 기초하여, 제1 밀봉 표면 및/또는 제2 밀봉 표면 및/또는 밀봉의 기계적 및/또는 구조적 무결성에 대한 정보 항목을 제공할 수 있다.

또한, 상태 정보에 기초하여, 획득된 측정 신호와 정의된 공차 값(tolerance value)들의 관계를 특정하는 출력 신호가 제공될 수 있다. 따라서, 특히 평가, 예를 들어, 요구된 밀봉 효과가 달성되는지 또는 밀봉 표면의 임의의 가능한 오염 또는 손상이 인식될 수 있는지에 대한 평가가 진공 밸브들에 의해 제어되는 프로세스에 대해 발생할 수 있다. 그 다음, 예를 들어, 프로세스가 요구된 공차들 내에서 실행되는지 또는 그러한 공차의 바람직하지 않은 언더슈트 또는 오버슈트(예를 들어, 압력 레벨)가 예상되는지의 여부가 시각적 또는 청각적 신호에 의해 사용자에게 표시될 수 있다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 센서 조립체는 예를 들어, 측정 신호가 제1 밀봉 표면의 적어도 일부 상의 밀봉의 적어도 일부로부터 작용하는 힘 및/또는 제2 밀봉 표면의 적어도 일부 상의 밀봉의 적어도 일부로부터 작용하는 힘을 획득하도록 설계될 수 있다.

예를 들어, 밸브 폐쇄부로 인한 작용력들을 측정하기 위한 힘 센서가 제공될 수 있으며, 예를 들어, 힘 센서는 특히 밸브 폐쇄부의 나머지 부분 상의 2개의 밀봉 표면들의 힘을 획득하기 위해 밸브 폐쇄부에 배열된다.

게다가 힘 센서는 또한 특히 밸브 시트의 나머지 부분들 상에서 제1 밀봉 표면의 힘을 획득하기 위해 밸브 시트에 의해 제공될 수 있다.

일 실시예에서, 센서 조립체는, 예를 들어, 변형-감지 요소가 제1 및/또는 제2 밀봉 표면의 적어도 일부를 포함하는 밸브 시트 또는 밸브 폐쇄부 부분 상에 배열되도록 설계된다.

예를 들어, 센서 조립체는, 변형-감지 요소의 적어도 일부가 제1 밀봉 표면의 적어도 일부를 형성하도록 설계될 수 있고, 예를 들어, 힘 센서의 압력-감지 요소는 제1 밀봉 표면을 포함하는 밸브 시트 부분의 적어도 일부 상에서 밀봉 측 상에 적용된다.

유사한 방식으로, 센서 조립체는 예를 들어 추가적 변형-감지 요소의 적어도 일부가 제2 밀봉 표면의 적어도 일부를 형성하도록 설계될 수 있다.

또한, 예를 들어, 변형-감지 요소의 적어도 일부는 제1 밀봉 표면의 적어도 일부를 형성하는 밀봉 재료 아래의 밸브 시트 측에 배열될 수 있고, 예를 들어 밀봉 재료 아래의 또는 밀봉 재료 상의 밸브 시트 부분 상에 직접 기상 증착된 밸브 시트에 적용될 수 있다. 유사한 방식으로, 예를 들어, 추가적 변형-감지 요소의 적어도 일부가 제2 밀봉 표면의 적어도 일부를 형성하는 밀봉 재료 아래의 밸브 플레이트 측 상에 배열될 수 있고 밸브 플레이트에 적용될 수 있다.

추가적 실시예에서, 밸브 폐쇄부는 제1 결합 컴포넌트를 통해 구동 유닛에 결합되고, 센서 조립체는, 측정 신호가 밸브 폐쇄부 상의 제1 결합 컴포넌트로부터 및/또는 구동 유닛 상의 제1 결합 컴포넌트로부터 및/또는 제1 결합 컴포넌트 상의 밸브 폐쇄부로부터 및/또는 제1 결합 컴포넌트 상의 구동 유닛으로부터 힘을 획득하도록 설계된다.

예를 들어, 센서 조립체의 다수의 힘 센서들은 이러한 목적을 위해 상이한 포인트들에, 예를 들어, 제1 결합 컴포넌트와 밸브 폐쇄부의 또는 제1 결합 컴포넌트와 구동 유닛의 접촉 포인트들에 배열될 수 있다. 그 다음, 개별적인 힘 센서들은 예를 들어 힘 센서들 상에 작용하는 힘들 각각이 직접 획득되도록 사용될 수 있다.

그러나, 예를 들어, 진공 밸브의 개별적인 힘 센서의 조립체에 의해 직접 획득되지 않는 진공 밸브의 포인트에 대한 접촉 압력은 또한 진공 밸브의 부분들의 구조적 특징들에 대한 지식을 통해 단일 힘 센서를 통해 유도될 수 있다. 따라서, 밸브 조절을 위한 및/또는 진공 밸브의 상태를 획득하기 위해 주어진 상황들 하에서 개별적인 힘 센서의 조립체가 충분할 수 있다.

이러한 경우에 특히, 예를 들어, 센서 조립체는 예를 들어, 힘 센서가 진공 영역 자체 내로 이동될 필요가 없고 따라서 상대적으로 더 낮은 구성 비용이 보장될 수 있는 방식으로 설계될 수 있는 것이 또한 유리하다.

따라서, 일 실시예는 외부 환경과 별개인 진공 영역을 갖는 진공 밸브에 관한 것이고, 측정 신호에 기여하는 센서 조립체의 힘 센서들은 진공 영역 외부에 배열된다.

본 발명의 추가적 실시예에서, 진공 밸브는 제1 밸브 하우징을 포함하고, 구동 유닛은 제1 밸브 하우징에 연결되고, 밸브 폐쇄부는 제2 결합 컴포넌트를 통해 구동 유닛에 결합되고, 제2 결합 컴포넌트는 제1 지지 요소에 대해 가압하고, 제1 지지 요소는 제2 결합 컴포넌트의 제어된 안내를 위해 제1 밸브 하우징에 연결된다. 센서 조립체는, 측정 신호가 제1 지지 요소 상의 제1 결합 컴포넌트로부터 및/또는 제2 결합 컴포넌트 상의 제1 지지 요소로부터 힘을 획득하도록 설계될 수 있다.

본 발명의 추가적 실시예는, 밸브 폐쇄부가 제3 결합 컴포넌트를 통해 구동 유닛에 결합되고, 제3 결합 컴포넌트는 적어도 하나의 조정 아암을 포함하고 조정 아암은 밸브 폐쇄부 및 구동 유닛에 기계적으로 결합되고, 구동 유닛에 의해 조정 아암을 조정함으로써, 밸브 폐쇄부는 개방 위치와 밸브 시트에 실질적으로 평행한 폐쇄 위치 사이에서 조정가능한 실시예에 관한 것이다. 예를 들어, 이송 밸브들은 종종 이러한 결합 조립체에 기초한다.

따라서, 본 발명에 따른 센서 조립체는 예를 들어, 측정 신호가 밸브 폐쇄부 상의 조정 아암으로부터 및/또는 조정 아암 상의 밸브 폐쇄부로부터 및/또는 구동 유닛 상의 조정 아암으로부터 및/또는 조정 아암 상의 구동 유닛으로부터 힘을 획득하도록 설계될 수 있다.

조정 아암의 제어된 안내를 위해, 진공 밸브는 예를 들어, 밸브 하우징 상의 조정 아암의 적어도 일측 안내 또는 지지를 위한 가이드 컴포넌트를 각각 포함할 수 있다. 따라서, 특히, 지지부는 또한 힘 센서를 제공할 수 있거나, 힘 센서에 의해 대체될 수 있다.

추가적 실시예에서, 구동 유닛은 진공 밸브의 제2 밸브 하우징에 연결되고, 밸브 폐쇄부는 조정 아암을 포함하는 제3 결합 컴포넌트를 통해 구동 유닛에 결합되고, 조정 아암은 조정 아암의 제어된 안내를 위해 제2 밸브 하우징에 연결된 제2 지지 요소에 대해 가압하고, 센서 조립체는, 측정 신호가 제2 지지 요소 상의 조정 아암으로부터 및/또는 조정 아암 상의 제2 지지 요소로부터 힘을 획득하도록 설계된다.

예를 들어, 이러한 목적을 위해, 밸브 폐쇄부, 제2 지지 요소, 구동 유닛, 및 제3 결합 컴포넌트, 특히 조정 아암 중 적어도 하나는 변형-감지 요소를 포함하는 센서 조립체의 힘 센서를 포함할 수 있다.

이러한 경우, 예를 들어, 단일 힘 센서는 조정 아암을 갖는 밸브 폐쇄부, 지지 요소를 갖는 조정 아암 및/또는 조정 아암을 갖는 구동 유닛의 접촉 포인트들 상에 직접 또는 그로부터 이격되어 배열될 수 있다. 특히, 개별적인 힘 센서들은 예를 들어, 각각의 경우에 개별적인 힘 센서에 작용하는 힘들이 직접 획득되거나, 또는 진공 밸브의 개별적인 힘 센서의 조립체에 의해 직접 획득되지 않는 진공 밸브의 포인트에 대한 접촉 압력이 유도되는 방식으로 사용될 수 있다.

센서 조립체는 특히 각각의 경우에, 압축력이 개별적인 밸브 컴포넌트들, 특히 구동 컴포넌트들의 마모에 독립적으로 측정될 수 있도록 설계된다.

본 발명에 따른 진공 밸브는 도면들에 개략적으로 예시된 예시적 실시예들에 기초하여 이후에 단지 예시의 방식으로 더 상세히 설명될 것이다. 동일한 요소들은 도면들에서 동일한 참조 부호들로 식별된다. 설명된 실시예들은 일반적으로 축척대로 도시되지 않고 또한 제한적인 것으로 이해되지 않아야 한다.

개별적인 도면들에서,
도 1a 및 도 1b는 진자 밸브로서 본 발명에 따른 진공 밸브의 가능한 실시예를 도시한다.
도 2a 내지 도 2c는 이송 밸브로서 본 발명에 따른 진공 밸브의 가능한 실시예를 도시한다.
도 3a 및 도 3b는 2개의 힘 센서들을 갖는 이송 밸브에서 본 발명에 따른 센서 조립체의 개략도를 도시한다.
도 4a 및 도 4b는 힘 센서를 갖는 이송 밸브에서 본 발명에 따른 추가적 센서 조립체의 개략도를 도시한다.
도 5a 및 도 5b는 모노 밸브에서 본 발명에 따른 추가적 센서 조립체의 개략도를 도시한다.

도 1a 및 도 1b는 진자 밸브 형태의 본 발명에 따른 밸브의 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다. 유동 경로의 실질적으로 기밀한 차단을 위한 밸브는 개구(2)를 포함하는 밸브 하우징(1)을 갖는다. 개구(2)는 예를 들어, 여기서 원형 단면을 갖는다. 개구(2)는 밸브 시트(3)에 의해 인클로징된다. 이러한 밸브 시트(3)는, 밸브 플레이트(4)의 방향으로 축방향으로 향하고 개방 축(5)과 관련하여 가로질러 연장되고 원형 링 형상을 갖고 밸브 하우징(1)에 형성되는 밀봉 표면(6a)에 의해 형성된다. 밸브 플레이트(4)는 피봇가능하고 개방 축(5)에 실질적으로 평행하게 조정가능하다. 밸브 플레이트(4)(밸브 폐쇄부)의 폐쇄 위치 G(도 1b)에서, 개구(2)는 밸브 플레이트(4)에 의해 기밀 방식으로 폐쇄된다. 밸브 플레이트(4)의 개방 위치 O가 도 1a에 예시되어 있다.

밸브 플레이트(4)는, 플레이트 상에 측방향으로 배열되고 개방 축(5)에 대해 수직으로 연장되는 아암(7)을 통해 드라이브(8)(모터)에 연결된다. 밸브 플레이트(4)의 폐쇄 위치 G에서, 이러한 아암(7)은 개방 축(5)을 따라 기하학적으로 돌출된 개구(2)의 개방 단면 외부에 위치된다.

드라이브(8)는, 밸브 플레이트(4)가 통상적으로 진자 밸브에서와 같이, 개구 위치 O와 중간 위치 사이의 피봇 축(9)을 중심으로 피봇 이동의 형태로 개방 축(5)에 대해 가로지르고 개구(2)의 단면에 대해 실질적으로 평행하고 개방 축(5)에 대해 수직인 드라이브(8)의 횡방향 이동 x에 의해 피봇가능하며, 개방 축(5)에 평행하게 발생하는 드라이브(8)의 종방향 이동 y에 의해 선형으로 변위가능한 방식으로 대응하는 기어링(gearing)를 사용함으로써 설계된다. 개방 위치 O에서, 밸브 플레이트(4)는 개구(2)에 측방향으로 인접하게 배열된 드웰 섹션에 위치되어 개구(2) 및 유동 경로가 해제된다. 중간 위치에서, 밸브 플레이트(4)는 개구(2) 위에 이격되어 위치되고 개구(2)의 개구 단면을 커버한다. 폐쇄된 위치에서, 개구(2)는 기밀 방식으로 폐쇄되고 유동 경로는 밸브 폐쇄부(4)(밸브 플레이트)와 밸브 시트의 밀봉 표면(6a) 사이에 존재하는 기밀 접촉에 의해 차단된다.

밸브의 자동화된 및 조절된 개방 및 폐쇄를 가능하게 하기 위해, 밸브는 예를 들어, 밸브 플레이트(4)가 기밀 방식으로 프로세스 체적을 폐쇄하기 위해 또는 이러한 체적의 내부 압력을 조절하기 위해 그에 따라 조정가능하도록 설계되고 드라이브(8)에 연결되는 전자 조절 및 제어 유닛을 제공한다.

본 예시적인 실시예에서, 드라이브(8)는 전기 모터로서 설계되며, 여기서, 기어링은, 드라이브(8)의 구동이 횡방향 이동 x 또는 종방향 이동 y 중 어느 하나를 도출하는 방식으로 스위치 오버될 수 있다. 드라이브(8) 및 기어링은 조절기에 의해 전자적으로 활성화된다. 특히 게이트-형 시프팅을 갖는 이러한 기어링은 종래 기술로부터 공지되어 있다. 또한, 횡방향 이동 x 및 종방향 이동 y를 수행하기 위해 다수의 드라이브들을 사용하는 것이 가능하며, 여기서 제어는 드라이브들의 활성화를 대신한다.

설명된 진자 밸브를 사용하는 유량의 정확한 조절 및/또는 설정은 횡방향 이동 x에 의해 개방 위치 O와 중간 위치 사이의 밸브 플레이트(4)의 피봇 조정을 통할 뿐만 아니라 중간 위치와 종방향 이동 y에 의한 폐쇄 위치 사이의 개방 축(5)을 따른 밸브 플레이트(4)의 선형 조정에 의해 가능하다. 설명된 진자 밸브는 정확한 조절 작업에 사용될 수 있다.

밸브 플레이트(4) 및 또한 밸브 플레이트(3) 둘 모두는 각각 제1 및 제2 밀봉 표면인 밀봉 표면(6a, 6b)을 갖는다. 제1 밀봉 표면(6a)은 또한 밀봉(10)을 포함한다. 밀봉(10)은 예를 들어, 가황에 의해 밸브 시트(3) 상으로의 폴리머로서 가황될 수 있다. 대안적으로, 밀봉(10)은 예를 들어 밸브 시트(3)의 홈에 O 링으로 구현될 수 있다. 밀봉 재료는 또한 밸브 시트(3) 상에 접착 본딩될 수 있고 그에 따라 밀봉(10)을 구현할 수 있다. 대안적인 실시예에서, 밀봉(10)은 밸브 플레이트(4)의 측면, 특히 제2 밀봉 표면(6b) 상에 배열될 수 있다. 이러한 실시예들의 조합들이 또한 인식가능하다.

밸브 플레이트(4)는 예를 들어, 제어 변수들 및 출력 제어 신호에 기초하여 가변적으로 설정된다. 밸브에 연결된 프로세스 체적에서 현재의 압력 상태에 대한 정보 항목이 예를 들어 입력 신호로서 획득된다. 또한, 추가적 입력 변수, 예를 들어, 체적으로의 질량 피드 유동이 조절기에 제공될 수 있다. 그 다음, 조절 사이클 시간 동안 밸브의 조절된 설정은 이러한 변수들 및 미리 결정된 타겟 압력에 기초하여 발생하고, 이는, 체적으로부터의 질량 배출 유동이 밸브에 의해 시간에 걸쳐 조절될 수 있도록 체적에 대해 설정 및/또는 달성될 것이다. 이러한 목적을 위해, 진공 펌프는 밸브 뒤에 제공되는데, 즉, 밸브는 프로세스 챔버와 펌프 사이에 배열된다. 따라서, 원하는 압력 곡선이 조정될 수 있다.

밸브 폐쇄부(4)의 설정에 의해, 각각의 개구 단면은 밸브 개구(2)에 대해 설정되고, 따라서 프로세스 체적으로부터 단위 시간당 배기될 수 있는 가능한 가스 양이 설정된다. 밸브 폐쇄부(4)는 특히 가장 가능한 층 매질 흐름을 달성하기 위해, 이러한 목적으로 원형 형상으로부터 변형된 형상을 가질 수 있다.

개방 단면을 설정하기 위해, 밸브 플레이트(4)는 개방 위치 O로부터 중간 위치로 드라이브(8)의 횡방향 이동 x에 의해 및 중간 위치로부터 폐쇄 위치로 드라이브(8)의 종방향 이동 y에 의해 조절 및 제어 유닛에 의해 조정가능하다. 유동 경로를 완전히 개방하기 위해, 밸브 플레이트(4)는 폐쇄 위치로부터 중간 위치로 드라이브(8)의 종방향 이동 y에 의한 및 그로부터 중간 위치로부터 개방 위치 O로 드라이브(8)의 횡방향 이동 x에 의한 제어기에 의해 조정가능하다.

밸브 시트(5) 상의 밸브 플레이트(4)의 접촉 가압은, 전체 압력 영역 내에서 요구되는 기밀성이 보장되는 것 및 또한 과도하게 큰 압력 스트레인으로 인한 밀봉(10)에 대한 손상이 회피되는 것 둘 모두를 위해 발생해야 한다. 이를 보장하기 위해, 공지된 밸브는 2개의 밸브 플레이트 측 사이에서 우세한 압력 차이의 기능으로서 조절되는 밸브 플레이트(4)의 접촉 압력 조절을 제공한다.

그러나, 특히, 큰 압력 변화들 또는 부분적 진공으로부터 과압력으로의 변화 또는 그 반대의 경우, 조절 프로세스 동안, 즉 개구 단면의 변화 동안 균일한 힘 분포가 항상 보장될 수는 없다. 밸브 스트레인에 따라, 예를 들어, 밀봉(10)(밀봉 재료), 밸브 플레이트(4) 및 밀봉 표면들(6a, 6b)은 그에 따라 상이하게 스트레인되어, 예를 들어, 가변 유효 유지보수 간격들이 밸브 스트레인에 따라 얻어진다.

종래 기술에서, 밸브 폐쇄부는 통상적으로, 가능하게는 발생하는 누설을 회피하기 위한 또는 밀봉의 품질을 충분히 높은 레벨로 일관되게 유지하기 위한 예방 조치로서 고정된 시간 간격들로 대체 및/또는 개조된다. 이는, 무엇보다도, 밸브 부분들이 이의 정규의 또는 실제 서비스 수명의 경과 전에 통상적으로 개조 또는 대체된다는 단점들을 갖는다.

본 발명에 따르면, 진공 밸브는 2개의 힘 센서들(11a, 11b)에 도시된 예에서 적어도 하나의 힘 센서를 갖는 센서 조립체를 포함하고, 이에 의해, 예를 들어 진공 밸브의 밀봉 마모의 모니터링 및 최소화가 발생할 수 있다.

예를 들어, 밀봉 표면들(6a, 6b) 사이에 위치된 밀봉(10)의 서로에 대응하는 밀봉 표면들(6a, 6b)에 의해 발생되는 밀봉 압축을 획득하기 위해, 압축력은 프로세스 챔버의 압력 변동들 또는 다른 컴포넌트들의 마모와 독립적으로 압력 센서(11a, 11b)에 의해 측정될 수 있다. 따라서, 압축력은 예를 들어 실시간으로 프로세스 지속기간에 걸쳐 조절될 수 있다. 따라서, 밀봉 마모가 감소될 수 있고 그에 따라 유지보수 간격들이 연장될 수 있다.

그 다음, 또한, 센서 조립체에 의해 측정 신호들이 획득될 수 있고, 진공 밸브의 상태 정보의 항목은 예를 들어, 밀봉 표면들(6a, 6b) 및 밀봉(10)의 구조적 형성을 유도하기 위해 이러한 신호들에 기초하여, 예를 들어, 밀봉 상의 밀봉 표면들의 접촉 압력에 대해 유도될 수 있다. 따라서, 진공 밸브의 상태는 모니터링 및 점진적으로 평가될 수 있다.

도시된 예에서, 센서 조립체는 횡방향 아암(7)에 배열되는 힘 센서(11a)를 포함하고, 힘 센서(11a)는 예를 들어, 힘 측정을 위해 힘 센서(11a)의 일측 상에 기상 증착되는 스트레인 게이지를 포함한다. 힘 센서(11a)는 예를 들어, 횡방향 아암(7) 상의 밸브 플레이트(4)로부터 수직력을 획득한다.

대안적으로, 예를 들어, 밸브 플레이트(4)의 나머지 부분들 상의 밸브 플레이트의 밀봉 표면(6b)으로부터의 힘을 획득하기 위해, 힘 센서가 예를 들어 밸브 플레이트(4)에 의해 제공될 수 있거나, 또는 예를 들어, 밀봉 표면들(6a, 6b) 상의 밀봉(10)으로부터 작용하는 힘을 직접 획득하기 위해, 밀봉측 상의 밀봉 표면들(6a, 6b) 중 하나에 힘 센서의 압력-감지 요소가 적용될 수 있다.

도시된 예에서, 센서 조립체는 또한 드라이브(8)의 드라이브샤프트(13)의 가이드(12)에 의해 제공되는 제2 힘 센서(11b)를 포함한다. 제2 힘 센서(11b)는 예를 들어, 피봇 축(9)에 수직인 힘을 획득하고, 밀봉(10) 상의 밸브 플레이트(4)의 접촉 압력에 대한 정보 항목들은, 진공 밸브의 부분들의 구조적 특징부들, 특히 횡방향 아암(7) 및 드라이브샤프트(13) 및 밸브 플레이트(4)에 대한 횡방향 아암(7)의 결합을 인식함으로써 유도될 수 있다.

도시된 바와 같은 진자 밸브에 대한 대안으로, 본 발명에 따른 진공 밸브는 다른 진공 밸브 유형, 예를 들어, 플랩 밸브, 슬라이드 밸브 또는 소위 버터플라이 조절 밸브를 사용하여 구현될 수 있다. 본 발명에 따른 밸브는 특히 진공 필드에서 사용하도록 설계된다. 또한 오직 일 방향에서만 조정될 수 있는 폐쇄부를 갖는 진자 밸브가 또한 사용가능하다.

도 2a 내지 도 2c는 상이한 폐쇄부 위치들에 예시된 이송 밸브 형태의 본 발명에 따른 밸브의 하나의 가능한 실시예를 개략적으로 도시한다.

도시된 이송 밸브는 슬라이드 밸브의 특수한 형태이다. 진공 밸브는, 개구(2)의 기밀 폐쇄를 위한 밀봉 표면(6b)을 포함하는 직사각형 플레이트-형상 폐쇄 요소(4)(예를 들어, 밸브 플레이트)를 갖는다. 개구(2)는 폐쇄 요소(4)에 대응하는 단면을 갖고 벽(14)에 형성된다. 개구(2)는 밸브 시트(3)에 의해 인클로징되고, 그 다음, 밸브 시트(3)는 또한 폐쇄 요소(4)의 밀봉 표면(6b)에 대응하는 밀봉 표면(6a)을 제공한다. 폐쇄 요소(4)의 밀봉 표면(6b)은 폐쇄 요소(4) 주위에서 둘레방향으로 연장되고 밀봉 재료(10)(밀봉)을 운반한다. 폐쇄 위치에서, 밀봉 표면들(6a, 6b)은 서로에 대해 가압되고 밀봉 재료는 2개의 밀봉 표면들(6a, 6b) 사이에서 압축된다.

개구(2)는 벽(14)의 좌측에 위치된 제1 가스 영역 L을 벽(14)의 우측의 제2 가스 영역 R에 연결한다. 벽(14)은 예를 들어, 진공 챔버의 챔버 벽에 의해 형성된다. 그 다음, 진공 챔버는 폐쇄 요소(4)와 챔버 벽(14)의 상호작용에 의해 형성된다.

폐쇄 요소(4)는, 예를 들어 여기서는 막대 형상이고 기하학적 조정 축(16)을 따라 연장되는 조정 아암(15) 상에 배열된다. 조정 아암(15)은 구동 유닛(8)에 기계적으로 결합되고, 이에 의해, 폐쇄 요소(4)는, 중간 위치 Z(도 2b)를 통한 개방 위치 O(도 2a)와 폐쇄 위치 G(도 2c) 사이에서 구동 유닛(8)에 의한 조정 아암(15)의 조정에 의해 벽(14)의 좌측 상의 제1 가스 영역 L에서 조정가능하다.

개방 위치 O에서, 폐쇄 요소(4)는 개구(2)의 돌출 영역 외부에 위치되고, 도 2a에 도시된 바와 같이 이를 완전히 해제한다.

조정 축(16)에 평행하고 벽(4)에 평행한 축 방향에서 조정 아암(15)을 조정함으로써, 폐쇄 요소(4)는 구동 유닛(8)에 의해 개방 위치 O로부터 중간 위치 Z로 조정될 수 있다.

이러한 중간 위치 Z에서, 폐쇄 요소의 밀봉 표면(6b)은 개구(2)를 커버하고, 도 2b에 도시된 바와 같이, 개구(2)를 인클로징하는 밸브 시트(3)의 밀봉 표면(6a)에 대향하여 이격된 위치에 위치된다.

조정 아암(15)을 조정 축(16)에 대해 횡방향으로, 즉, 예를 들어, 벽(14) 및 밸브 시트(3)에 대해 수직으로 조정함으로써, 폐쇄 요소(4)는 중간적 위치 Z로부터 폐쇄 위치 G(도 2c)로 조정될 수 있다.

폐쇄 위치 G에서, 폐쇄 요소(4)는 기밀 방식으로 개구(2)를 폐쇄하고 기밀 방식으로 제2 가스 영역 R로부터 제1 가스 영역 L을 분리한다.

따라서, 진공 밸브의 개방 및 폐쇄는 폐쇄 요소(4) 및 조정 아암(15)의 L-형상 이동에 의해 구동 유닛(8)에 의해 수행된다. 따라서, 도시된 이송 밸브는 L-형 밸브로 또한 지칭된다.

도시된 바와 같은 이송 밸브는 통상적으로 프로세스 체적(진공 챔버)을 밀봉하고 체적을 로딩 및 언로딩하기 위해 제공된다. 이러한 사용의 경우, 개방 위치 O와 폐쇄 위치 G 사이의 빈번한 변화들이 규칙이다. 이러한 방식으로, 밀봉 표면들(6a, 6b) 및 밀봉(10)의 마모의 증가된 외관들이 발생할 수 있다.

본 발명에 따르면, 밀봉 표면들(6a, 6b) 사이에 위치된 밀봉(10)의 밀봉 표면들(6a, 6b)에 의해 발생된 밀봉 압축에 대한 측정 신호를 획득하기 위해 적어도 하나의 힘 센서를 갖는 센서 조립체가 제공된다. 획득된 측정 신호는 특히 최적화된 접촉 압력을 모니터링하고 조절하기 위해 사용될 수 있다.

도시된 예에서, 힘 센서(11c)는 밸브 폐쇄부(4)에 배열되고, 예를 들어 2개의 밀봉 표면들(6a, 6b)의 접촉 압력에 의해 발생된 밸브 폐쇄부(4)의 변형을 획득한다.

따라서, 예를 들어, 본 발명에 따른 센서 조립체에 의해, 프로세스 시퀀스 동안 밸브의 누설-기밀이 체크될 수 있고, 이에 따라 접촉 압력이 조절될 수 있으며, 필요한 경우 누설-기밀의 실패가 예측된다. 특히, 예를 들어, 압축은 전기적 구동 유닛(8)을 사용하여 개별적으로 설정될 수 있다. 밸브가 공압 L-모션 드라이브를 사용하여 폐쇄되는지 여부는 적어도 센서 조립체를 사용하여 체크될 수 있다.

도 3a, 도 3b 및 도 4a, 도 4b는 각각, 폐쇄 위치 G(도 3a, 도 4a) 및 개방 위치 O(도 3b, 도 4b)에 예시된, 본 발명에 따른 이송 밸브들에서 2개의 추가적으로 가능한 센서 조립체들을 개략적으로 도시한다.

선행 도면들에서 사용된 참조 부호들이 여기에서 유사하게 적용된다. 도시된 도면들에서, 밸브 시트(3)는 또한 진공 밸브의 하우징(17) 상에 형성된다. 그러나, 하기 설명이, 밸브 시트(3)가 프로세스 챔버, 즉, 챔버 하우징에 의해 제공되는 실시예들에 실질적으로 유사하게 적용가능함은 당업자에게 자명하다.

또한, 틸팅 메커니즘으로서 여기에서 단지 개략적으로 도시된 밸브 메커니즘은 제한적인 것으로 이해되어서는 안 되는 것이 자명하고, 당업자는 예를 들어, 임의의 L-모션 드라이브, 예를 들어, 서로 수직인 밸브 플레이트의 2개의 선형 조정 방향들을 갖는 L-모션 드라이브와 유사한 방식으로 본 발명에 따른 센서 조립체를 이송할 수 있다.

조정 아암(15)의 제어된 안내를 위해, 여기에서 진공 밸브는 예를 들어 가이드 컴포넌트(18)를 포함하고, 여기서 구동 유닛(8) 및 가이드 컴포넌트(18)는 각각 서로에 대해 고정된 조립체 내에 있어서, 여기서 예를 들어, 구동 유닛(8) 및 가이드 컴포넌트(18) 둘 모두는 각각 밸브 하우징(17)에 대해 제자리에 고정되어 연결되어 있다. 조정 아암(15)은 또한 밸브 폐쇄부(4) 및 구동 유닛(8)에 기계적으로 결합되며, 여기서 구동 유닛(8)에 의해 조정 아암(15)을 조정함으로써 밸브 폐쇄부(4)는, 특히 도 2a 내지 도 2d에서 설명된 바와 같이 L-모션 이동에서 개방 위치 O와 밸브 시트(3)에 실질적으로 평행한 폐쇄 위치 G 사이에서 조정가능하다.

센서 조립체는 이제, 측정 신호가 제1 지지 요소 상의 제2 결합 컴포넌트로부터 및/또는 제2 결합 컴포넌트 상의 제1 지지 요소로부터 힘을 획득하도록 설계될 수 있다.

도 3a 및 도 3b에 도시된 센서 조립체는 예를 들어, 2개의 힘 센서들(11d, 11e)을 포함하고, 여기서 하나의 힘 센서(11d)는 밸브 폐쇄부(4)에 의해 제공되고 다른 힘 센서(11e)는 구동 유닛(8)에 의해 제공된다. 조립체는, 예를 들어, 조정 아암(15) 상의 구동 유닛(8)으로부터의 힘 및 조정 아암(15) 상의 밸브 폐쇄부(4)로부터의 힘의 각각의 경우에 직접적 획득을 가능하게 한다.

따라서, 예를 들어, 밀봉 표면들(6a, 6b) 또는 밀봉(10)의 기계적 및/또는 구조적 무결성에 관한 진공 밸브의 상태 정보 항목은 조정 아암(15) 상에서 구동 유닛(8)으로부터 작용하는 공지된 힘에 대한 획득된 측정 신호에 대한 실제 타겟 비교에 기초하여 유도될 수 있다. 이러한 목적으로, 측정 신호는 조정 아암 상에 작용하는 힘들의 함수로서 공지된 공차 값들에 비교될 수 있고, 예를 들어, 제공된 밀봉 작용에 대해 의심스러운 경우 선택적으로 사용자에게 경고 신호가 제공될 수 있다.

도 4a 및 도 4b에 도시된 센서 조립체는 안내 컴포넌트(18)에 의해 제공된 단일 힘 센서(11f)를 포함한다. 따라서, 힘 센서(11f)는 한편으로 안내 컴포넌트(18) 상에서 조정 아암(15)으로부터 작용하는 힘을 직접 획득한다. 그러나, 또한 진공 밸브의 부분들의 구조적 특징들을 인식함으로써, 진공 밸브 내의 포인트에 대한 접촉 압력이 유도될 수 있고, 이는 진공 밸브에서 단일 힘 센서(11f)의 조립체에 의해 직접 획득되지 않는다. 따라서, 단일 힘 센서(11f)의 조립체는 진공 밸브의 조절을 위한 또는 진공 밸브의 상태의 획득을 위한 주어진 환경들 하에서 충분할 수 있다.

따라서, 특히, 예를 들어, 센서 조립체는 예를 들어, 힘 센서가 진공 영역 자체 내로 이동될 필요가 없고 따라서 상대적으로 더 낮은 구성 비용이 보장될 수 있는 방식으로 설계될 수 있다.

도 5a, 도 5b는 예를 들어, 여기서는 소위 모노 밸브에서, 폐쇄 위치 G(도 5a) 및 개방 위치 O(도 5b)에 예시된 추가적인 가능한 센서 조립체를 개략적으로 도시한다.

선형 운동에 의한 유동 경로의 기밀 폐쇄를 위한 밸브는 유동 경로에 대한 개구(2)를 갖는 밸브 하우징(17)을 포함하고, 개구(2)는 유동 경로를 따라 기하학적 개방 축(5)을 포함한다. 폐쇄 요소(4)는, 폐쇄 방향으로 그리고 반대로 개방 방향으로, 개구(2)를 해제하는 개방 위치 O로부터 개구(2) 위에서 선형으로 푸시되는 폐쇄 위치 G로, 폐쇄 요소 평면(20)에서 개방 축(5)에 대해 횡방향으로 연장되는 기하학적 조정 축(18)을 따라 선형으로 변위가능하다.

예를 들어, 만곡된 제1 밀봉 표면(6a)은 제1 평면(22a)에서 제1 섹션(21a)을 따라 그리고 제2 평면(22b)에서 제2 섹션(21b)을 따라 밸브 하우징(17)의 개구(2)를 인클로징한다. 제1 평면(22a) 및 제2 평면(22b)은 서로 이격되고, 서로 평행하게 그리고 폐쇄부 요소 평면(20)에 평행하게 연장된다. 따라서, 제1 섹션(21a) 및 대향하는 제2 섹션(21b)은 조정 축(19)과 관련하여 그리고 개방 축(5)의 방향에서 횡방향으로 서로에 대해 기하학적 오프셋을 갖는다. 개구(2)는 조정 축(19)을 따라 연장되는 영역에서 2개의 대향하는 섹션들(21a 및 21b) 사이에 배열된다.

폐쇄 요소(4)는, 제1 밀봉 표면(6a)에 대응하고 제1 및 제2 섹션(21a, 21b)에 대응하는 섹션들을 따라 연장되는 제2 밀봉 표면(6b)을 포함한다.

모노 밸브들, 즉, 단일 선형 이동에 의해 폐쇄가능한 진공 밸브들은, 예를 들어, 상대적으로 복잡하게 구성된 드라이브를 요구하는 2개의 이동들에 의해 폐쇄가능한 이송 밸브들에 비해, 예를 들어, 상대적으로 간단한 폐쇄 메커니즘의 이점을 갖는다. 폐쇄 요소는 또한 한 조각으로 형성될 수 있기 때문에, 높은 가속력들을 겪을 수 있어서, 이러한 밸브는 또한 신속한 폐쇄들 및 긴급상황 폐쇄들에 사용될 수 있다. 폐쇄 및 밀봉은 단일 선형 이동에 의해 발생할 수 있어서, 여기서 밸브의 매우 신속한 폐쇄 및 개방이 가능하다.

특히, 모노 밸브들의 하나의 이점은 예를 들어, 밀봉이, 폐쇄 동안의 과정 때문에 밀봉의 종방향 연장에 비해 횡방향에서 횡방향 스트레인을 겪지 않는다는 점이다. 다른 한편으로, 밀봉은, 개방 축(5)에 대한 횡방향 연장으로 인해, 특히, 폐쇄 요소(4)의 견고한 구성, 이의 드라이브 및 이의 장착을 요구하는 큰 차동 압력 시에 폐쇄 요소(4) 상에 작용할 수 있는 개방 축(5)을 따라 폐쇄 요소(4)에서 발생하는 힘들을 흡수하는 것이 거의 불가능하다.

도 5a 및 도 5b에 도시된 센서 조립체는, 폐쇄 요소(4) 상에서 조정 아암(15)으로부터 작용하는 힘을 획득하기 위해, 폐쇄 요소(4)에 배열된 단일 힘 센서(11g)를 포함한다. 따라서, 예를 들어, 진공 밸브의 부분들의 구조적 특징들을 인식함으로써, 측정 신호는 다시 제1 및 제2 밀봉 표면 사이에 위치된 밀봉(10)의 제1(6a) 및 제2(6b) 밀봉 표면에 의해 생성된 밀봉 압축에 대해 획득될 수 있다.

이러한 예시된 도면들은 가능한 예시적인 실시예들을 오직 개략적으로 예시하는 것이 자명하다. 다양한 접근법들은 또한 서로 그리고 종래 기술의 방법들과 조합될 수 있다.

Claims (15)

1. 체적 또는 질량 유동의 조절을 위한 또는 유동 경로의 기밀 차단을 위한 진공 밸브로서,
   개방 축(5)을 정의하는 밸브 개구(2) 및 상기 밸브 개구(2) 주위 둘레의 제1 밀봉 표면(6a)을 포함하는 밸브 시트(3);
   상기 체적 또는 질량 유동의 조절을 위한 또는 상기 제1 밀봉 표면(6a)에 대응하는 제2 밀봉 표면(6b)을 포함하는 상기 유동 경로의 차단을 위한 밸브 폐쇄부(4) - 상기 제1 밀봉 표면(6a)의 가변 위치는 상기 밸브 폐쇄부(4)의 각각의 위치 및 정렬에 의해 정의됨 -;
   상기 밸브 폐쇄부(4)가,
   상기 밸브 폐쇄부(4) 및 상기 밸브 시트(3)가 서로에 대해 접촉하지 않고 제공되는 개방 위치(O)로부터,
   개재된 밀봉(10)을 통해 상기 제1 밀봉 표면(6a)과 상기 제2 밀봉 표면(6b) 사이에 축방향 밀봉 접촉이 존재하고, 그에 따라 상기 밸브 개구(2)가 기밀 방식으로 폐쇄되는 폐쇄 위치(G)로
   그리고 원래대로
   조정가능하도록 설계되는 상기 밸브 폐쇄부(4)에 결합되는 구동 유닛(8);을 포함하고,
   상기 진공 밸브는 또한, 변형-감지 요소를 포함하는 적어도 하나의 힘 센서(11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g)를 갖는 센서 조립체를 포함하며, 상기 센서 조립체는, 상기 제1 및 상기 제2 밀봉 표면 사이에 위치된 상기 밀봉(10)의 상기 제1 밀봉 표면(6a) 및 상기 제2 밀봉 표면(6b)에 의해 생성된 밀봉 압축에 대한 측정 신호가 상기 센서 조립체에 의해 획득되도록 설계되며,
   상기 진공 밸브는 또한, 상기 센서 조립체에 의해 획득된 측정 신호를 프로세싱하여 상기 진공 밸브의 상태를 점진적으로 모니터링 및 평가하기 위한 상태 정보의 항목을 생성하는 프로세싱 유닛;을 포함하는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
2. 제1항에 있어서,
   상기 진공 밸브의 제어 및 조절 유닛에 의해 제어되는 상기 구동 유닛(8)은 상기 개방 위치(O)와 상기 폐쇄 위치(G) 사이에서 상기 밸브 폐쇄부(4)를 조정하기 위해 미리 정의된 제어 값들을 사용하여 활성화되고,
   상기 구동 유닛(8), 상기 밸브 폐쇄부(4) 및 상기 센서 조립체는, 상기 제어 값들이 상기 측정 신호에 기초하여 설정되도록, 상기 측정 신호가 미리 정의된 타겟 값에 연속적으로 대응하도록, 설계되고 상호작용하는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 센서 조립체는, 측정 신호가,
   상기 제1 밀봉 표면(6a)의 적어도 일부 상에서 상기 밀봉(10)의 적어도 일부로부터 작용하는 힘, 또는
   상기 제2 밀봉 표면(6b)의 적어도 일부 상에서 상기 밀봉(10)의 적어도 일부로부터 작용하는 힘
   을 획득하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 센서 조립체는, 상기 변형-감지 요소가 상기 제1 밀봉 표면 또는 상기 제2 밀봉 표면의 적어도 일부를 각각 포함하는 상기 밸브 시트 또는 상기 밸브 폐쇄부 부분 상에 배열되도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 밸브 폐쇄부(4)는 제1 결합 컴포넌트를 통해 상기 구동 유닛(8)에 결합되고, 상기 센서 조립체는, 상기 측정 신호가,
   상기 밸브 폐쇄부 상의 상기 제1 결합 컴포넌트로부터 또는
   상기 구동 유닛 상의 상기 제1 결합 컴포넌트로부터 또는
   상기 제1 결합 컴포넌트 상의 상기 밸브 폐쇄부로부터 또는
   상기 제1 결합 컴포넌트 상의 상기 구동 유닛으로부터
   힘을 획득하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 진공 밸브는 제1 밸브 하우징(17)을 포함하고, 상기 구동 유닛(8)은 상기 제1 밸브 하우징(17)에 연결되고,
   상기 밸브 폐쇄부(4)는 제2 결합 컴포넌트를 통해 상기 구동 유닛(8)에 결합되고,
   상기 제2 결합 컴포넌트는 상기 제2 결합 컴포넌트의 제어된 안내를 위해 상기 제1 밸브 하우징(17)에 연결된 제1 지지 요소(18)에 대해 가압하고,
   상기 센서 조립체는, 상기 측정 신호가,
   상기 제1 지지 요소 상의 상기 제2 결합 컴포넌트로부터 또는
   상기 제2 결합 컴포넌트 상의 상기 제1 지지 요소로부터
   힘을 획득하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
7. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 밸브 폐쇄부(4)는 제3 결합 컴포넌트를 통해 상기 구동 유닛(8)에 결합되고, 상기 제3 결합 컴포넌트는 적어도 하나의 조정 아암(15)을 포함하고 상기 조정 아암(15)은 상기 밸브 폐쇄부(4) 및 상기 구동 유닛(8)에 기계적으로 결합되고, 상기 밸브 폐쇄부(4)는 상기 구동 유닛(8)에 의해 상기 조정 아암(15)을 조정함으로써 상기 개방 위치(O)와 상기 밸브 시트(3)에 실질적으로 평행한 상기 폐쇄 위치(G) 사이에서 조정가능한 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
8. 제7항에 있어서,
   상기 센서 조립체는, 상기 측정 신호가,
   상기 밸브 폐쇄부(4) 상의 상기 조정 아암(15)으로부터 또는
   상기 조정 아암(15) 상의 상기 밸브 폐쇄부(4)로부터 또는
   상기 구동 유닛(8) 상의 상기 조정 아암(15)으로부터 또는
   상기 조정 아암(15) 상의 상기 구동 유닛(8)으로부터
   힘을 획득하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
9. 제7항에 있어서,
   상기 진공 밸브는 제2 밸브 하우징(17)을 포함하고, 상기 구동 유닛(8)은 상기 제2 밸브 하우징(17)에 연결되고,
   상기 밸브 폐쇄부(4)는 제3 결합 컴포넌트를 통해 상기 구동 유닛(8)에 결합되고,
   상기 조정 아암(15)은 상기 조정 아암(15)의 제어된 안내를 위해 상기 제2 밸브 하우징(17)에 연결된 제2 지지 요소(18)에 대해 가압하고,
   상기 센서 조립체는, 상기 측정 신호가,
   상기 지지 요소(18) 상의 상기 조정 아암(15)으로부터 또는
   상기 조정 아암(15) 상의 상기 제2 지지 요소(18)로부터
   힘을 획득하도록 설계되는 것을 특징으로 하는,
   진공 밸브.
10. 제9항에 있어서,
    상기 밸브 폐쇄부(4)
    상기 제2 지지 요소(18)
    상기 구동 유닛(8) 및
    상기 제3 결합 컴포넌트
    중 적어도 하나가 상기 센서 조립체의 상기 변형-감지 요소를 포함하는 상기 힘 센서(11a, 11b, 11c, 11d, 11e, 11f, 11g)를 포함하는 것을 특징으로 하는,
    진공 밸브.
11. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 진공 밸브는 외부 환경과 별개인 진공 영역을 정의하고, 상기 측정 신호에 기여하는 상기 센서 조립체의 힘 센서들은 상기 진공 영역 외부에 배열되는 것을 특징으로 하는,
    진공 밸브.
12. 삭제
13. 제11항에 있어서,
    상기 상태 정보에는 상기 제1 밀봉 표면(6a) 또는 상기 제2 밀봉 표면(6b) 또는 상기 밀봉(10)의 기계적 또는 구조적 무결성이 제공되고, 상기 상태 정보는 상기 획득된 측정 신호에 대한 실제 타겟 비교에 의해 생성되는 것을 특징으로 하는,
    진공 밸브.
14. 제11항에 있어서,
    미리 정의된 공차 값들에 대한 상기 상태 정보의 비교에 기초하여 상기 진공 밸브에 의해 제어되는 프로세스의 평가가 출력 신호에 제공되는 것을 특징으로 하는,
    진공 밸브.
15. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 밸브 시트(3)는,
    상기 진공 밸브에 구조적으로 연결된 진공 밸브의 부분에 의해 형성되며 상기 진공 밸브의 하우징(17) 상에 형성되거나, 또는
    프로세스 챔버에 의해 제공되는 것을 특징으로 하는,
    진공 밸브.

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