KR20090023146A - Vacuum opening/closing valve - Google Patents

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KR20090023146A
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마사유키 와타나베
마코토 미야하라
šœ스케 우메자와
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씨케이디 가부시키 가이샤
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Abstract

A vacuum switching valve is provided to prevent a bellofram from being curved by employing the bellofram having the same inner diameter and outer diameter. A vacuum switching valve comprises the following units. A bellofram(50) which is moved with a piston seals a predetermined interval formed by an external and an internal face of the piston. The piston driven by a fluid transfers a valve component. A cylinder accommodates the piston. The bellofram is formed at a predetermined angle. The external of the piston is inclined at the predetermined angle.

Description

진공개폐밸브{VACUUM OPENING/CLOSING VALVE}Vacuum opening and closing valve {VACUUM OPENING / CLOSING VALVE}

본 발명은 진공개폐밸브에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 진공용기와 진공펌프와의 사이에서 접속가능하고 밸브 개도를 변화시키는 것에 의해 진공용기 내의 가스의 진공압력을 제어하는 진공밸브에 관한 것이다.The present invention relates to a vacuum opening and closing valve. In particular, the present invention relates to a vacuum valve which is connectable between the vacuum vessel and the vacuum pump and controls the vacuum pressure of the gas in the vacuum vessel by changing the valve opening degree.

종래부터, 예를 들면, 반도체제조공정에 있어서, 웨이퍼를 배치한 진공 챔버 내에 프로세스 가스와 퍼지 가스를 교대로 공급 및 배출시키는 진공압력제어시스템 등이 제안되고 있다. 이와 같은 진공압력제어시스템에서, 진공 챔버와 진공펌프와의 사이에 진공개폐밸브가 접속되어 있다. 이 진공개폐밸브는 개도를 변화시켜서 진공 챔버 내로 공급한 프로세스 가스의 진공압력을 제어하고 있다(일본공개특허 평09-072458호 공보 참조).Background Art Conventionally, for example, in a semiconductor manufacturing process, a vacuum pressure control system or the like for alternately supplying and discharging a process gas and a purge gas into a vacuum chamber in which a wafer is arranged has been proposed. In such a vacuum pressure control system, a vacuum opening and closing valve is connected between the vacuum chamber and the vacuum pump. This vacuum open / close valve changes the opening degree and controls the vacuum pressure of the process gas supplied into the vacuum chamber (refer Unexamined-Japanese-Patent No. 09-072458).

종래의 진공개폐밸브에 관하여, 도 11~도 16을 이용하여 간단하게 설명한다. 도 11은 본 출원인이 제안한 일본공개특허 평09-072458호 공보의 진공압력제어시스템에 포함된 진공개폐밸브(100)를 도시한 단면도이다. 도 12는 도 11 중 R부의 확대도이며, 밸브폐쇄상태의 벨로프램(bellofram; 150)의 형태를 설명하기 위한 설명도이다. 도 13은 종래의 벨로프램(150)을 도시한 단면도이다. 도 14는 종래의 벨로 프램(150) 중 기포(基布; base cloth; 151B)의 짜임새를 설명하기 위한 설명도이다.A conventional vacuum opening / closing valve will be briefly described with reference to FIGS. 11 to 16. 11 is a cross-sectional view showing a vacuum opening and closing valve 100 included in the vacuum pressure control system of Japanese Patent Application Laid-Open No. 09-072458 proposed by the present applicant. FIG. 12 is an enlarged view of an R portion in FIG. 11 and is an explanatory view for explaining the form of a bellofram 150 in a valve closed state. 13 is a cross-sectional view of a conventional bellows 150. 14 is an explanatory diagram for explaining the texture of air bubbles (base cloth (151B)) of the conventional bellows 150.

진공개폐밸브(100)에서, 구동 에어가 에어 수용실(AS) 안으로 공급되고 피스톤(140)이 상승(도 11 중 상방)하면, 피스톤 로드(147)를 통해 피스톤(140)과 연결하는 포핏 밸브요소(poppet valve element; 176)가 피스톤(140)의 스트로크 방향으로 상승하고, 포핏 밸브요소(176)가 밸브 좌(173)에서 떨어져 밸브가 개방되도록 되어 있다. 이 피스톤(140)은 그 스틱-슬립(stick-slip)의 발생을 방지하기 위해, 단동공기압실린더(single-acting pneumatic cylinder; 130, 이하 "실린더(130)"라 한다) 안에서 실린더(130)와 비접촉상태로 구동한다. 피스톤(140)과 실린더(130)와의 간격(145)은 피스톤(140)의 동작과 함께 추종하는 벨로프램(150)에 의해 밀폐된다. 따라서 에어 수용실(AS) 안의 기밀성이 확보된다.In the vacuum open / close valve 100, when the driving air is supplied into the air receiving chamber AS and the piston 140 is raised (upward in FIG. 11), the poppet valve is connected to the piston 140 through the piston rod 147. A poppet valve element 176 rises in the stroke direction of the piston 140 and the poppet valve element 176 falls off the valve seat 173 so that the valve opens. The piston 140 is coupled with the cylinder 130 in a single-acting pneumatic cylinder 130 (hereinafter referred to as "cylinder 130") to prevent the occurrence of stick-slips. Drive in a non-contact state. The gap 145 between the piston 140 and the cylinder 130 is closed by the bellows ram 150 following the operation of the piston 140. Thus, airtightness in the air storage chamber AS is ensured.

이 벨로프램(150)은 도 13에 도시한 것처럼, 피스톤(140)의 보어(bore) (또는 반지름) 방향에서 본 때의 단면형상이 약 사다리꼴 형상으로 되어 있다. 벨로프램(150)은 인서트 성형(insert molding)에 의해 고무로 폴리에스테르 등의 기포(151B)를 매설하여 성형한다. 도 14에 도시한 것처럼, 이 기포(151B)는 실을 종 방향 및 횡 방향으로 각각 1개씩 격자형상으로 교차한 평직의 그물눈을 가진 것이다. 벨로프램(150)은 중앙부(152)를 피스톤(140)의 수압면(142)에 고착시키고 플랜지부(153)를 실린더(130)의 플랜지 유지부(132)에 고정하고 있다. 이 밸로프램(150) 중, 플랜지부(153)에서 깊게 접히고 중앙부(152)를 향해 연장하는 환상의 단-테이퍼면(single-taperd surface; 154)은 축선(AX)을 따르는 가상선(N)과 이루 는 각도가 단-테이퍼각(θp)인 단일의 경사면으로 되어 있다. As shown in FIG. 13, the bellows ram 150 has a trapezoidal cross-sectional shape when viewed from the bore (or radius) direction of the piston 140. The bellows 150 embeds and foams bubbles 151B such as polyester in rubber by insert molding. As shown in FIG. 14, this bubble 151B has the mesh of the plain weave which crossed the thread | lattice one by one in the longitudinal direction and the transverse direction respectively. The bellows ram 150 fixes the central portion 152 to the hydraulic pressure surface 142 of the piston 140 and fixes the flange portion 153 to the flange holding portion 132 of the cylinder 130. Of these ballast rams 150, an annular single-taperd surface 154 that folds deep in the flange portion 153 and extends toward the central portion 152 is an imaginary line N along the axis AX. ) Is a single inclined plane with a short taper angle θp.

또한, 종래의 벨로프램(150)의 형상을 약 사다리꼴로 채용하는 이유로서는 다음의 이유를 들 수 있다.In addition, the following reason is mentioned as a reason to employ | adopt the shape of the conventional bellows 150 in a trapezoidal shape.

(a) 벨로프램(150)을 구비한 진공개폐밸브(100)에서, 피스톤(140)의 외주면의 피스톤 외주지름(dp)이 소정의 간격(145)을 가진 부분만큼 실린더(130)의 내경보다 작고, 밸로프램(150)의 단 테이퍼면(154)이 피스톤(140)의 상사점의 위치까지 피스톤(140)의 구동에 수반하여 늘어날 수 있다.(a) In the vacuum open / close valve 100 having the bellows ram 150, the piston outer circumference dp of the outer circumferential surface of the piston 140 is larger than the inner diameter of the cylinder 130 by a portion having a predetermined interval 145. The small, tapered end 154 of the bellows ram 150 may extend along with the drive of the piston 140 to the top dead center position of the piston 140.

(b) 진공개폐밸브(100)에서, 밸브가 개방하면, 벨로프램(150)의 중앙부(152)와 플랜지부(153)가 거의 같은 높이에 위치하고, 도 11 및 도 12에 도시된 것처럼, 단-테이퍼면(154)은 피스톤(140)과 실린더(130)와의 간격(145)의 안에서 습곡(mountain-folded) 형상으로 접혀 있다. (b) In the vacuum opening / closing valve 100, when the valve is opened, the center portion 152 and the flange portion 153 of the bellows ram 150 are positioned at substantially the same height, as shown in Figs. The tapered surface 154 is folded in a mount-folded shape within the gap 145 between the piston 140 and the cylinder 130.

이것은 단-테이퍼면(154)을 피스톤(140)의 스트로크 방향을 따르는 축선(AX), 즉 가상선(N)에 대하여 소정의 단-테이퍼각(θp)으로 경사진 단일의 경사면으로 하는 것으로, 벨로프램(150)이 진공개폐밸브(100)의 개폐동작에 따라 신축하기 쉬어진다.This is to make the end tapered surface 154 into a single inclined surface inclined at a predetermined end taper angle θp with respect to the axis AX along the stroke direction of the piston 140, that is, the imaginary line N, The bellows 150 is easily stretchable in accordance with the opening and closing operation of the vacuum opening and closing valve 100.

한편, 벨로프램으로 구동되는 진공개폐밸브에 관하여는, 일본공개특허 2002-132354호 공보의 도 1 및 일본공개특허 평07-150623호 공보의 도 2, 도 5, 도 6에 개시되어 있다. 또한, 벨로프램이 각도가 다른 경사면을 구비한 것에 관하여는 일본공개특허 소56-049462호 공보의 도 1 및 도 4, 일본공개실용신안 소61-140296호 공보의 도 3 및 일본공개실용신안 평61-172230호 공보의 도 1 및 도 5에 개시되어 있다.On the other hand, a vacuum opening and closing valve driven by a bellows ram is disclosed in FIGS. 1, 5, and 6 of Japanese Patent Laid-Open Publication No. 2002-132354 and Japanese Patent Laid-Open Publication No. Hei 07-150623. In addition, about the bellows ram having inclined surfaces with different angles, FIGS. 1 and 4 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 56-049462, FIG. 3 of Japanese Patent Application Laid-Open No. 61-140296 and 61 and 172230 are disclosed in FIGS. 1 and 5.

또한, 트리코(tricot) 직의 기포를 인서트 성형하는 것에 의해 벨브프램을 형성하는 것은 일본공개특허 평10-317262호 공보 및 일본공개특허 평10-132077호 공보에 개시되어 있다.In addition, the formation of the valve pram by insert molding bubbles of tricot cloth is disclosed in Japanese Patent Laid-Open Nos. 10-317262 and 10-132077.

그러나, 진공개폐밸브(100)는 이하의 문제가 있다.However, the vacuum opening and closing valve 100 has the following problems.

(1) 도 11 및 도 12는 진공개폐밸브가 닫힌 상태의 위치이다. 그 상태에서, 구동 에어가 에어 수용실(AS)로 공급되면, 구동 에어에 의한 가압력이 벨로프램(150)의 중앙부(152) 및 피스톤(140)과 실린더(130)와의 간격(145)의 중에서 접인 단-테이퍼면(154)에 가해져, 피스톤(140)을 상승시킨다.(1) FIGS. 11 and 12 are positions in which the vacuum opening / closing valve is closed. In this state, when driving air is supplied to the air storage chamber AS, the pressing force by the driving air is in the center portion 152 of the bellows 150 and in the gap 145 between the piston 140 and the cylinder 130. It is applied to the folded end-taper surface 154 to raise the piston 140.

이때, 단-테이퍼면(154)는 에어 수용실(AS) 안으로의 구동 에어의 공급에 의해, 도 12에 도시한 습곡된 형태에서 단 테이퍼면(154)의 일부가 피스톤(140)의 외주면과 실린더(130)의 내주면을 향해 팽창한 형태가 된다(도 15 참조).At this time, the short-taper surface 154 is supplied by the driving air into the air receiving chamber AS, so that a part of the short tapered surface 154 is in contact with the outer circumferential surface of the piston 140 in the folded form shown in FIG. 12. It expands toward the inner circumferential surface of the cylinder 130 (see FIG. 15).

벨로프램(150)의 형상은 약 사다리꼴이고, 단-테이퍼면(154)이 피스톤(140)의 외주면보다도 축선(AX)의 지름방향 바깥쪽에 있기 때문에, 벨로프램(150)의 축선(AX) 방향과 같은 위치에서는 이 위치의 지름방향의 벨로프램(150)의 피스톤(140)과 접촉하는 면의 테이퍼면 지름 길이(Dp)는 도 16에 2점 쇄선으로 나타낸 것처럼, 피스톤 외주지름(dp)보다도 크다. 벨로프램(150)은 테이퍼면을 구비하고 있지만, 피스톤(140)은 원통 형상이다, 따라서, 벨로프램(150)의 최단지름을 피스톤(140)의 지름을 따라 결정해야 하고, 이는 도 12의 πDp와 πdp와의 차이는 커지게 한다.The shape of the bellows ram 150 is approximately trapezoidal, and since the short-taper surface 154 is radially outward of the axis AX from the outer circumferential surface of the piston 140, the direction of the bellows ram 150 is in the axis AX direction. In the same position as that, the tapered surface diameter length Dp of the surface in contact with the piston 140 of the bellows ram 150 in the radial direction at this position is larger than the piston outer circumference dp as shown by the dashed-dotted line in FIG. Big. Although the bellows ram 150 has a tapered surface, the piston 140 is cylindrical, therefore, the shortest diameter of the bellows ram 150 must be determined along the diameter of the piston 140, which is πDp of FIG. The difference between and πdp is large.

즉, 단-테이퍼면(154)의 주변 방향의 길이(단-테이퍼면 주변길이) πDp는 피스톤(140)의 외주면의 주변 방향의 길이(피스톤 외주면 주변길이) πdp보다도 커지기 때문에, 벨로프램(150)의 일부에서, 피스톤(140)의 외주면에 접촉하지 않는 부분이 주름발생부(159)를 형성할 것이다.That is, since the length (short-peripheral surface peripheral length) π Dp in the peripheral direction of the short-taper surface 154 is larger than the length (peripheral length of the outer peripheral surface of the piston) π dp of the outer peripheral surface of the piston 140, the bellows ram 150 In portions of), portions that do not contact the outer circumferential surface of the piston 140 will form the wrinkle generation portion 159.

단-테이퍼면 주변길이(πDp)와 피스톤 외주면 주변길이(πdp)와의 주변길이 차이가 커짐에 따라 이 주름발생부(159)가 커진다. 또한, 벨로프램(150)의 단-테이퍼면(154)을 따라 피스톤(140)의 외주면을 향해 가해진 가압력은 주름발생부(159)의 단-테이퍼면(154)과 피스톤(140)의 외주면과의 사이를 이루는 내부 공간 안의 압력보다도 크다.As the peripheral length difference between the periphery length? Dp of the tapered surface and the periphery length? Dp of the outer peripheral surface of the piston becomes larger, the wrinkle generation portion 159 becomes larger. In addition, the pressing force applied along the end-taper surface 154 of the bellows ram 150 toward the outer circumferential surface of the piston 140 may be compared with the end-taper surface 154 of the crease generating portion 159 and the outer circumferential surface of the piston 140. It is greater than the pressure in the internal space between.

이 때문에, 주름발생부(159)에서 단-테이퍼면(154)을 따라 가압력이 가해지면, 단-테이퍼면(154)의 일부는 가압력에 의해 서로 접하도록 또는 가까워지도록 누른 상태에서, 피스톤(140)의 외주면 부근에서 피스톤(140)의 지름방향 바깥쪽을 향하여 돌출한다. 따라서, 각 돌출된 부분이 지름방향의 가장 바깥쪽에 있는 굴곡부위(159B)에서 깊게 접힌다. 단-테이퍼면(154)이 지름방향의 가장 바깥쪽을 향하여 길게 돌출된 형태로 되면, 생성된 주름발생부(159)의 굴곡부위(159B)에서는 단-테이퍼면(154)은 예각으로 접힌 경사가 생기고, 굴곡부위(159B)에 과도한 굴곡 응력이 가해지는 경우도 있다.For this reason, when the pressing force is applied along the end-taper surface 154 in the wrinkle generation part 159, the part of the end-taper surface 154 is pressed in contact with or close to each other by the pressing force, and the piston 140 Protrude toward the radially outer side of the piston 140 in the vicinity of the outer peripheral surface. Thus, each protruding portion is folded deeply at the outermost bent portion 159B in the radial direction. When the short tapered surface 154 is protruded toward the outermost side in the radial direction, the bent tapered surface 154 is inclined at an acute angle at the bent portion 159B of the generated wrinkled portion 159. May occur, and excessive bending stress may be applied to the bending portion 159B.

도 16에 도시한 것처럼, 굴곡부위(159B)가 형성되어 있는 상태에서, 도 15에 도시한 피스톤(140)이 상승하면, 굴곡부위(159B)가 피스톤(140)에 접촉하는 쪽에서 실린더(130)의 내벽면으로 접촉하는 쪽으로 이동한다. 굴곡부위(159B)는 이 이동에 의해, 180도 방향으로 전화된다. 굴곡부위(159B)는 실린더(130)의 내벽면 쪽에서는 내벽면의 내경이 충분히 크기 때문에, 굴곡부위(159B)는 굴곡이 해소된다. 그러나, 굴곡부위(159B)가 180도 방향으로 전환된 때에, 굴곡부위(159B)가 집중응력을 받는다. 진공개폐밸브가 구동될 때마다, 이 집중 응력을 반복하여 받기 때문에, 벨로프램(150)에 종 방향의 균열을 발생시킨다. As shown in FIG. 16, when the piston 140 shown in FIG. 15 is raised in a state where the bent portion 159B is formed, the cylinder 130 is positioned on the side where the bent portion 159B contacts the piston 140. Move toward the inner wall of the contact. The bent portion 159B is shifted in the 180 degree direction by this movement. Since the bent portion 159B has a sufficiently large inner diameter of the inner wall surface on the inner wall surface side of the cylinder 130, the bent portion 159B eliminates the bending. However, when the curved portion 159B is switched in the 180 degree direction, the curved portion 159B is subjected to concentrated stress. Each time the vacuum opening / closing valve is driven, this concentrated stress is repeatedly received, so that the bellows 150 is longitudinally cracked.

본 출원인은 전세계에 본 발명에 관한 진공개폐밸브를 판매하고 있지만, 벨로프램(150)의 내구성에 관한 문제의 원인을 규명할 수 없었다. 마침내 본 출원인은 반복된 실험을 통해 그 원인을 규명하게 되었다.Applicant sells the vacuum opening and closing valve according to the present invention all over the world, but could not identify the cause of the problem regarding the durability of the bellows ram 150. Applicant finally found the cause through repeated experiments.

(2) 게다가, 벨로프램(150)의 기포는 도 14에 도시한 평직의 그물눈으로 형성되고, 그물눈 방향의 가요성이 낮아, 벨로프램(150) 자체가 자유롭게 굴곡하기 어렵다. 따라서, 주름발생부(159)는 구동 에어의 공급 시에 단-테이퍼면(154)의 주변 위로 비교적 큰 주름을 이루어 국부적으로 존재한다(도 16 참조). 그러면, 밸브 폐쇄시에, 주름발생부(159)에서 접인 단-테이퍼면(154)의 기포가 서로 마찰하고, 꼭대기부(158)에서의 균열이 주름발생부(159)까지 경시적으로 성장하여, 벨로프램(150)의 기포가 파손된다.(2) Moreover, the bubble of the bellows ram 150 is formed by the mesh of the plain weave shown in FIG. 14, and since the flexibility of the mesh direction is low, it is difficult for the bellows ram 150 itself to bend freely. Thus, the crease 159 is present locally with relatively large creases over the periphery of the short-tapered surface 154 upon supply of drive air (see FIG. 16). Then, when the valve is closed, bubbles of the short-tapered surface 154 folded in the wrinkle generating portion 159 rub against each other, and cracks at the top portion 158 grow over time to the wrinkle generating portion 159. , Bubbles of the bellows ram 150 are broken.

이 (1) 및 (2)의 문제에 의해, 에어 수용실(AS) 안으로 공급된 구동 에어가 벨로프램(150)을 통과하여 누출되고, 진공개폐밸브(100)의 개도가 제어될 수 없게 되는 문제가 있었다. 이 때문에, 벨로프램(150)을 빈번하게 교환해야 하여, 내구성이 있는 진공개폐밸브가 요청되고 있었다.Due to the problems of (1) and (2), the drive air supplied into the air receiving chamber AS leaks through the bellows ram 150, and the opening degree of the vacuum open / close valve 100 cannot be controlled. There was a problem. For this reason, the bellows 150 needs to be replaced frequently, and a durable vacuum opening / closing valve has been requested.

본 발명은 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 이루어진 것이며, 피스톤의 외주면과 실린더의 내주면과의 간격을 피스톤의 동작에 추종하는 벨로프램으로 밀폐하고, 유체에 의해 피스톤을 구동시켜서 개폐하는 진공개폐밸브에 있어서, 내구성이 있는 진공개폐밸브를 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and in the vacuum opening and closing valve which seals the gap between the outer peripheral surface of the piston and the inner peripheral surface of the cylinder with a bellows following the operation of the piston, and drives the piston to open and close by fluid. To provide a durable vacuum opening and closing valve.

(1) 본 발명의 목적을 성취하기 위해, 진공용기와 진공펌프의 사이에 접속가능한 진공개폐밸브를 제공한다. 밸브는 진공용기 또는 진공펌프의 일방에 접속가능한 포트가 형성된 밸브 좌, 상기 밸브 좌에 접촉하고 떨어질 수 있는 밸브요소, 유체에 의해 구동되고 상기 밸브요소를 이동시키는 피스톤, 상기 피스톤이 수용되는 실린더 및 상기 피스톤의 외주면과 상기 실린더의 내주면과의 소정 간격을 피스톤의 동작과 함께 변형하여 밀폐하는 벨로프램을 구비한다. 진공개폐밸브는 상기 밸브 좌에 대하여 상기 밸브요소의 개도를 변화시켜서 상기 진공용기 내의 진공압력을 제어하도록 배열된다. 진공개폐밸브에서, 벨로프램은 상기 피스톤의 외주면과 접촉함과 동시에 소정의 경사각도로 형성된 주면을 포함하며, 상기 피스톤의 외주면은 소정의 경사각도로 형성된 경사면을 포함하고, 상기 벨로프램과 상기 피스톤은 상기 밸브요소가 상기 밸브 좌와 접하는 위치에 있을 때 상기 벨로프램의 상기 피스톤과 접촉하는 주면 부분의 내주지름과 상기 벨로프램과 접촉하는 상기 피스톤의 외주지름이 같아지도록 구성되고, 상기 벨로프램의 경사각도와, 상기 피스톤의 경사각도가 같아지도록 구성되며, 상기 벨로프램의 주면은 중심축을 따른 단면에 있어, 상기 피스톤의 스트로크 방향을 따르는 축선과 이루는 각도가 다른 제1, 제2 경사면을 포함하고, 상기 벨로프램의 경사각도는 상기 제1, 제2 경사면 중, 각도가 작은 경사면의 경사각도이다. 진공개폐밸브는 상기 밸브요소와 상기 피스톤을 접속하는 로드를 더 포함하며, 상기 벨로프램은 상기 로드가 삽입되는 삽입구멍을 포함하며 상기 벨로프램이 상기 삽입구멍을 통해 상기 로드의 외주와 끼워 맞추는 것에 의해 위치결정되어 있다. (1) In order to achieve the object of the present invention, there is provided a vacuum opening and closing valve connectable between a vacuum container and a vacuum pump. The valve includes a valve seat having a port connectable to one of the vacuum vessel or the vacuum pump, a valve element that can come into contact with and fall off the valve seat, a piston driven by a fluid and moving the valve element, a cylinder in which the piston is received, and It is provided with a bellows that deforms and seals a predetermined distance between the outer circumferential surface of the piston and the inner circumferential surface of the cylinder with the operation of the piston. A vacuum open / close valve is arranged to control the vacuum pressure in the vacuum container by varying the opening degree of the valve element with respect to the valve seat. In the vacuum opening and closing valve, the bellows ram includes a main surface formed at a predetermined inclination angle at the same time as the contact with the outer circumferential surface of the piston, the outer circumferential surface of the piston includes an inclined surface formed at a predetermined inclination angle, and the bellows and the piston are When the valve element is in contact with the valve seat, the inner circumference of the main surface portion in contact with the piston of the bellows ram and the outer circumference of the piston in contact with the bellows ram are equal, and the inclination angle of the bellows ram; The inclination angle of the piston is configured to be the same, and the main surface of the bellows ram includes first and second inclined surfaces having different angles from the axis along the stroke direction of the piston in a cross section along a central axis, and the bellows ram The inclination angle of is the inclination angle of the inclined surface having the smaller angle among the first and second inclined surfaces. The vacuum opening and closing valve further includes a rod connecting the valve element and the piston, wherein the bellows ram includes an insertion hole into which the rod is inserted, and the bellows ram is fitted with the outer circumference of the rod through the insertion hole. Is positioned by.

(2) (1)의 상기 진공개폐밸브에서, 바람직하게, 상기 벨로프램은 지름방향의 주연에 상기 실린더에 고정되는 고정부를 포함하며 상기 벨로프램은 상기 제1, 제2 경사면을 연결하는 변곡부를 더 포함하며, 상기 변곡부는 상기 벨로프램의 상기 축선방향 중앙 위치보다 상기 고정부 쪽에 위치한다.(2) In the vacuum opening / closing valve of (1), preferably, the bellows ram includes a fixing part fixed to the cylinder at a radial periphery, and the bellows ram is an inflection connecting the first and second inclined surfaces. It further comprises a portion, wherein the bent portion is located closer to the fixing portion than the axial center position of the bellows ram.

(3) (1)의 상기 진공개폐밸브에서, 바람직하게, 상기 밸로프램은 고무에 상기 밸로프램의 면을 따르는 방향으로 가요성이 있는 짜임새를 가지는 기포를 인서트 성형에 의해 고무성형부재로 형성된다. (3) In the vacuum opening / closing valve of (1), preferably, the bellows ram is formed of a rubber-forming member by insert molding a bubble having a texture that is flexible in rubber in a direction along the face of the bellows ram. .

(4) (3)의 상기 진공개폐밸브에서, 바람직하게, 상기 기포의 상기 짜임새는 트리코 직(tricot weave)이다. (4) In the vacuum opening and closing valve of (3), preferably, the texture of the bubble is a tricot weave.

(1)에 기재한 본 발명의 진공개폐밸브는 진공용기와 진공펌프와의 사이에서 접속하고, 밸브 좌에 대해 밸브요소의 개도를 변화시켜서 진공용기 내의 진공압력을 제어하는 진공개폐밸브이며, 피스톤의 외주면과 실린더의 내주면과의 소정 간격 을 피스톤의 동작을 추종하는 벨로프램으로 밀폐하고 유체에 의해 피스톤을 구동시켜 개폐하는 진공개폐밸브이고, 벨로프램의 피스톤과 접촉하는 내주면이 소정의 경사각도로 형성되며, 피스톤의 외주면이 소정의 경사각도로 형성되어 있고, 밸브요소가 밸브 좌와 접하는 위치에 있을 때에, 피스톤과 접촉하는 밸로프램의 내주지름과 피스톤의 외부지름이 같기 때문에, 진공개폐밸브가 닫힌 상태에서 구동 에어가 실린더 안으로 들어가고, 밸로프램에 에어압이 가해진 때에, 밸로프램의 내주지름과 피스톤의 외주지름이 같기 때문에, 벨로프램에 굴곡이 전혀 발생하지 않는다.The vacuum open / close valve of the present invention described in (1) is a vacuum open / close valve which is connected between the vacuum container and the vacuum pump and controls the vacuum pressure in the vacuum container by changing the opening degree of the valve element with respect to the valve seat. Is a vacuum opening / closing valve which seals a predetermined distance between the outer circumferential surface of the cylinder and the inner circumferential surface of the cylinder with a bellows following the operation of the piston and drives the piston to open and close by a fluid. When the outer circumferential surface of the piston is formed at a predetermined inclination angle and the valve element is in contact with the valve seat, the inner circumferential diameter of the bellows in contact with the piston and the outer diameter of the piston are the same, so that the vacuum opening / closing valve is closed. When the driving air enters the cylinder and the air pressure is applied to the valve, the inner diameter of the valve and the piston Since two weeks equal to the diameter does not occur at all flexion Belo diaphragm.

종래는, 피스톤을 원통 형상을 하고 있었기 때문에, 피스톤 단면에 대응하는 위치의 벨로프램의 피스톤과 접촉하는 내주지름을 피스톤의 외주지름보다 크게 해야 했다. 본 발명에서는 피스톤의 외주에 경사면을 마련하는 것에 의해, 처음 진공개폐밸브가 닫혀 있는 위치에 있어서, 벨로프램 내주지름과 피스톤 외주지름을 같은 길이로 하는 것이 가능해졌다.In the related art, since the piston has a cylindrical shape, the inner circumference contacting the piston of the bellows ram at a position corresponding to the piston cross section has to be larger than the outer circumference diameter of the piston. In the present invention, by providing an inclined surface on the outer circumference of the piston, it becomes possible to have the bellows inner circumferential diameter and the piston outer circumferential diameter the same length at the position where the vacuum opening / closing valve is first closed.

또한 (1)에 기재한 본 발명의 진공개폐밸브에서는 벨로프램의 경사각도와 피스톤의 경사각도를 같게 하고 있기 때문에, 피스톤이 어느 거리를 이동한 때에, 그 상태에서도 벨로프램의 내주지름과 피스톤의 외주지름이 같아지기 위해, 벨로프램이 굴곡이 발생하는 경우가 없다. 벨로프램의 경사각도가 피스톤의 경사각도보다 약간 커도, 밸브요소가 밸브 좌와 접하는 위치에 있을 때에, 피스톤과 접촉하는 벨로프램의 내주지름과 피스톤의 외주지름이 같다면, 벨로프램의 내구성이 현격하게 향상하는 것을, 본 출원인은 실험에 의해 확인하고 있다. 벨로프램의 경사각도와 피스톤의 경사각도를 같게 하면, 더욱 내구성이 향상되는 것을, 본 출원인은 실험 에 의해 확인하고 있다.In addition, in the vacuum opening / closing valve of the present invention described in (1), the inclination angle of the bellows ram and the inclination angle of the piston are the same. Therefore, the inner circumferential diameter of the bellows ram and the outer circumference of the piston even when the piston moves a certain distance. In order for the diameters to be the same, the bellows will not bend. Even if the inclination angle of the bellows ram is slightly larger than the inclination angle of the piston, when the valve element is in contact with the valve seat, if the inner circumference of the bellows in contact with the piston is equal to the outer circumference of the piston, the durability of the Applicant has confirmed by improvement to experiment. Applicants have confirmed by the experiment that the inclination angle of the bellows ram and the inclination angle of the piston are the same.

(1)에 기재하는 본 발명의 진공개폐밸브에서, 벨로프램은 피스톤의 보어 방향에서 본 때의 단면형상에 있어서, 피스톤의 스트로크 방향을 따르는 축선과 이루는 각도가 다른 테이퍼면을 적어도 2개 구비한 형상으로 되어 있기 때문에, 예를 들면, 테이퍼면을 2개로 한 경우, 상기 각도에 관하여, 제1 테이퍼각(θ1)을 종래의 벨로프램의 단일의 단-테이퍼각(θp)보다도 크게 하는 것으로(θp<θ1), 제2 테이퍼각(θ2)보다도 작게 할 수 있다(θ2<θp).In the vacuum opening / closing valve of the present invention described in (1), the bellows ram has at least two tapered surfaces having different angles from the axis along the stroke direction of the piston in the cross-sectional shape as seen in the bore direction of the piston. For example, in the case of having two tapered surfaces, the first taper angle θ1 is made larger than the single short taper angle θp of the conventional bellows ram with respect to the above angle ( θp <θ1 and smaller than the second taper angle θ2 (θ2 <θp).

이 경우 상기 축선에 대하여 제1 테이퍼각(θ1)으로 경사진 제1 테이퍼면을 실린더의 내주면 쪽으로, 상기 축선에 대하여 제2 테이퍼각(θ2)으로 경사진 제2 테이퍼면을 피스톤의 외주면 쪽으로, 각각 위치하는 형상으로 벨로프램을 형성하는 것에 의해, 특히 벨로프램의 제2 테이퍼면의 경사각도를 피스톤의 외주면의 테이퍼면의 경사각도와 같게 할 수 있다.In this case, the first tapered surface inclined at the first taper angle θ1 with respect to the axis line toward the inner peripheral surface of the cylinder, and the second tapered surface inclined at the second taper angle θ2 with respect to the axis line toward the outer peripheral surface of the piston, By forming the bellows rams in the respective positions, the inclination angle of the second tapered surface of the bellows ram can be made equal to the inclination angle of the tapered surface of the outer circumferential surface of the piston.

따라서 벨로프램은 각도가 다른 테이퍼면을 적어도 2개 구비하고 있기 때문에 진공개폐밸브의 개폐동작에 따르는 신축성을 유지할 수 있음과 동시에, 주름에 기인하여 발생하는 균열에 의해 벨로프램이 단기에 파손하는 것을 억제할 수 있다.Therefore, since the bellows ram is provided with at least two tapered surfaces with different angles, it is possible to maintain the elasticity due to the opening and closing operation of the vacuum opening / closing valve, and to prevent the bellows ram from being damaged in a short time due to the cracks caused by the wrinkles. It can be suppressed.

또한, (1)에 기재하는 진공개폐밸브에서 상기 벨로프램을 상기 밸브요소와 상기 피스톤을 접속하는 로드의 외주와 끼워 맞추는 것에 의해, 상기 벨로프램을 위치결정하는 삽입구멍을 구비한다. In addition, in the vacuum opening / closing valve described in (1), the bellows is fitted with an outer circumference of the rod connecting the valve element and the piston, and an insertion hole for positioning the bellows ram is provided.

이것에 의해 로드를 통해 피스톤과 벨로프램의 위치결정을 정확하게 행할 수 있다.This makes it possible to accurately position the piston and the bellows via the rod.

그런데 당해 진공개폐밸브가 개방 또는 폐쇄됨에 있어, 벨로프램의 테이퍼면이 습곡 형상으로 접힌 때, 테이퍼면이 접힌 부분은 피스톤의 구동에 따라 테이퍼면이 피스톤의 상사점 또는 하사점의 위치까지 늘어난 상태의 때의 스트로크 방향의 중앙 부근에 위치한다.However, when the vacuum opening / closing valve is opened or closed, when the tapered surface of the bellows ram is folded into a folded shape, the tapered surface is extended to the position of the top dead center or the bottom dead center of the piston according to the driving of the piston. Is located near the center of the stroke direction.

(2)에 기재하는 본 발명의 진공개폐밸브에서, 테이퍼면 사이를 연결하는 변곡부는 벨로프램의 축선방향 중앙의 위치보다 고정부 쪽으로 위치하기 때문에, 벨로프램의 테이퍼면이 습곡 형태로 접힌 때에도, 변곡부에서 접히는 경우가 없다.In the vacuum opening / closing valve of the present invention described in (2), since the inflection portion connecting the tapered surfaces is located toward the fixed portion rather than the position in the axial center of the bellows ram, even when the tapered surface of the bellows ram is folded in a fold form, There is no folding in the inflection.

당해 진공개폐밸브가 반복하여 개폐해도, 벨로프램의 테이퍼면 중, 다른 부분보다도 응력이 집중하기 쉬운 변곡부에서 반복하여 접히는 경우가 없기 때문에, 변곡부에서 반복하여 접히는 것에 기인한 벨로프램의 열화(벨로프램을 구성하는 재료의 피로)의 발생을 방지할 수 있다.Even if the vacuum opening / closing valve is repeatedly opened and closed, deterioration of the bellows due to repeated folding at the inflection section is not likely to be repeatedly folded at the inflection section where stress is more likely to be concentrated than other portions of the tapered surface of the bellows ram. Fatigue of the material constituting the bellows ram) can be prevented.

따라서 벨로프램이 조기에 손상되는 것을 억제할 수 있다.Therefore, it is possible to suppress the damage to the bellows prematurely.

또한, (3)에 기재하는 본 발명의 진공개폐밸브에서, 벨로프램은 고무로 벨로프램의 면을 따른 방향으로 가요성이 있는 짜임새를 가지는 기포를 인서트 성형한 고무 성형품으로 된다. In the vacuum opening / closing valve of the present invention as described in (3), the bellows ram is a rubber molded article in which a bubble having a textured texture is inserted into the direction along the face of the bellows ram with rubber.

이것에 의해 고무에 의한 밀폐성 및 기포에 의한 유체의 가압력에 대항하는 강도를 벨로프램이 얻을 수 있다. 따라서 피스톤의 동작 및 피스톤의 형상에 대응하여 자유롭게 굴곡하기 쉬운 벨로프램이 된다.As a result, the bellows ram can obtain the strength against the sealing property by the rubber and the pressing force of the fluid by the bubbles. Therefore, the bellows is easy to bend freely in response to the operation of the piston and the shape of the piston.

또한, (4)에 기재하는 본 발명의 진공개폐밸브에서, 벨로프램의 기포의 짜임새가 트리코 직이기 때문에, 유체의 가압시에 벨로프램은 피스톤의 동작 및 피스톤 의 형상에 대응하여 자유롭게 굴곡하기 쉬워진다. In addition, in the vacuum opening and closing valve of the present invention described in (4), since the bubble texture of the bellows ram is tricot, the bellows can easily bend freely in response to the operation of the piston and the shape of the piston when the fluid is pressurized. Lose.

특히 본 발명의 진공개폐밸브에서, 유체의 가압시에 벨로프램의 테이퍼면이 피스톤의 외주면 쪽으로 팽창한 때에는, 벨로프램이 피스톤의 외주면의 형상을 따르기 위해 자유롭게 굴곡하기 쉬워진다.In particular, in the vacuum opening / closing valve of the present invention, when the tapered surface of the bellows ram expands toward the outer circumferential surface of the piston when the fluid is pressurized, the bellows ram is easy to bend freely to follow the shape of the outer circumferential surface of the piston.

이 때문에, 본 발명의 진공개폐밸브의 벨로프램에서 피스톤의 스트로크 방향의 임의위치에서, 테이퍼면의 주변 방향의 길이와 피스톤의 외주면의 주변 방향의 길이와의 차이에 의해, 테이퍼면에 생기는 주름을, 종래의 진공개폐밸브의 벨로프램과 비교하여 작게 할 수 있다. 게다가, 이 주름은 종래의 진공개폐밸브의 벨로프램과 같이, 벨로프램의 단-테이퍼면의 주변 위에서 국부적으로 비교적 큰 주름이 존재하지 않고, 종래의 벨로프램에 생긴 주름보다도 작게 억제되어, 테이퍼면의 주변 위에 산재하도록 된다. 이 때문에, 당해 진공개폐밸브를 개방 또는 폐쇄할 때에, 주름으로 되는 부분에서의, 습곡이 된 테이퍼면 사이의 접촉을 회피하기 쉬워지고, 기포 사이에서 마찰이 발생하는 것을 억제할 수 있다.Therefore, at an arbitrary position in the stroke direction of the piston in the bellows of the vacuum opening / closing valve of the present invention, wrinkles formed on the tapered surface are caused by the difference between the length in the peripheral direction of the tapered surface and the length in the peripheral direction of the outer peripheral surface of the piston. It can be made small compared with the bellows of the conventional vacuum opening / closing valve. In addition, such wrinkles do not exist locally on the periphery of the short-tapered face of the bellows, like the bellows of a conventional vacuum opening / closing valve, and are kept smaller than those of the conventional bellows. Scattered over the periphery. For this reason, when opening or closing the said vacuum opening / closing valve, it becomes easy to avoid the contact between the folded tapered surface in the part which becomes a wrinkle, and it can suppress that a friction generate | occur | produces between bubbles.

따라서, 만약 테이퍼면 중 습곡된 부분에서 균열이 발생하여도, 이 균열의 성장에 의해, 습곡된 테이퍼면의 기포 사이가 마찰하는 것에서 기인한, 벨로프램의 파손을 억제할 수 있다. Therefore, even if a crack occurs in the folded portion of the tapered surface, breakage of the bellows stem due to the friction between the bubbles of the folded tapered surface can be suppressed by the growth of the crack.

또한, 트리코 직이란, 예를 들면, 이랑(ridge)과 같이, 산부와 곡부가 소정방향으로 교대로 연속하여 배치한 형태의 실의 짜임새인 이랑지워 짠 직물(ribbed weave)이나, 메리야스(knitting)의 짜임새 등과 같은 형태의 직조방법이며, 직물이 유연성, 탄력성 및 신축성을 가지는 직조방법이다.In addition, a tricot is a ribbed weave or knitted yarn which is the texture of the yarn of the form in which the mountain part and the curved part were arrange | positioned continuously successively in the predetermined direction like ridges, for example. It is a weaving method of the same type as the texture of the weaving, and the weaving method of the fabric having flexibility, elasticity and elasticity.

또한, 상기에 기재한 본 발명의 진공개폐밸브에서 벨로프램은 지름방향 중앙부에 그 두께 방향으로 돌출한 볼록부를 포함하며, 피스톤은 그 보어 방향의 수압면에 요설된 오목부를 포함하며, 벨로프램과 피스톤은 볼록부와 오목부가 끼워져서, 동심축 위에서 위치결정되어 고착되어 있다.In addition, in the vacuum opening and closing valve of the present invention described above, the bellows ram includes a convex portion protruding in the thickness direction in the central portion thereof in the radial direction, and the piston includes a concave portion concave on the hydraulic pressure surface in the bore direction. The piston is fitted with a convex portion and a concave portion, and is positioned and fixed on the concentric shaft.

이것에 의해 벨로프램의 지름 방향 중앙부와 피스톤의 수압면과의 상대적인 위치 어긋남이 없기 때문에, 벨로프램의 테이터면은 피스톤의 동작에 따라 테이퍼면의 주변 방향에 있어서 균등하게 굴곡하거나 늘어날 수 있다. 그 때문에, 피스톤의 구동을 적절하게 행할 수 있다.Thereby, since there is no relative positional shift between the radial direction center part of a bellows ram and the hydraulic pressure surface of a piston, the data surface of a bellows ram can be bent or extended uniformly in the peripheral direction of a taper surface according to the operation of a piston. Therefore, the piston can be properly driven.

이하, 본 발명에 관한 진공개폐밸브를 구체화한 실시형태를 도면에 기초하여 상세하게 설명한다. 도 10은 진공개폐밸브(10)를 포함하는 진공압력제어시스템(1)의 구성을 도시한 개략도이다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, embodiment which actualized the vacuum opening / closing valve which concerns on this invention is described in detail based on drawing. 10 is a schematic diagram showing the configuration of the vacuum pressure control system 1 including the vacuum opening and closing valve 10.

진공압력제어시스템(1)은 반도체제조공정에서 웨이퍼(8)를 표면처리함에 있어 웨이퍼(8)를 배치한 진공챔버(2) 안으로 프로세스 가스와 퍼지 가스를 교태로 공급 및 배출시키는 압력제어시스템이다. 도 10에 도시한 것처럼, 이 진공압력제어시스템(1)은 진공챔버(2)(진공용기), 진공펌프(5), 구동 에어(AR)를 공급하는 에어 공급원(6), 진공개폐밸브(10), 이 진공개폐밸브(10)의 밸브 개도(VL)를 제어하는 서보밸브(미도시) 및 진공개폐밸브(10) 등과 전기적으로 접속하는 진공압력제어장치(7) 등을 포함한다.The vacuum pressure control system 1 is a pressure control system for supplying and discharging process gas and purge gas into the vacuum chamber 2 in which the wafer 8 is disposed in the surface treatment of the wafer 8 in a semiconductor manufacturing process. . As shown in Fig. 10, this vacuum pressure control system 1 comprises a vacuum chamber 2 (vacuum container), a vacuum pump 5, an air source 6 for supplying driving air AR, and a vacuum opening / closing valve ( 10), a servovalve (not shown) for controlling the valve opening degree VL of the vacuum open / close valve 10, and a vacuum pressure control device 7 for electrically connecting the vacuum open / close valve 10 and the like.

진공챔버(2)의 가스 공급 포트(2a)는 진공챔버(2) 안에 배치된 웨이퍼(8)에 표면처리를 할 때에 이용하는 프로세스 가스의 공급원과, 진공챔버(2) 안의 프로세스 가스를 퍼지할 때 이용하는 질소 가스의 공급원과 병렬로 접속하고 있다.The gas supply port 2a of the vacuum chamber 2 is used to purge the supply source of the process gas used for surface treatment of the wafer 8 disposed in the vacuum chamber 2 and the process gas in the vacuum chamber 2. It is connected in parallel with the supply source of nitrogen gas to be used.

한편, 진공챔버(2)의 가스 배출 포트(2b)는 진공개폐밸브(10)와 차단밸브(4)를 통해 챔버용 압력센서(3)와 병렬로 접속하고 있다. 챔버용 압력센서(3)는 진공압력제어장치(7)와 전기적으로 접속하고 있고, 진공챔버(2) 안의 프로세스 가스 등의 진공압력을 계측한다. 또한, 진공개폐밸브(10)는 진공펌프(5)와도 접속하고 있다.On the other hand, the gas discharge port 2b of the vacuum chamber 2 is connected in parallel with the chamber pressure sensor 3 via the vacuum opening / closing valve 10 and the shutoff valve 4. The chamber pressure sensor 3 is electrically connected to the vacuum pressure control device 7 and measures the vacuum pressure of the process gas or the like in the vacuum chamber 2. The vacuum open / close valve 10 is also connected to the vacuum pump 5.

진공개폐밸브(10)에 관하여, 도 1~ 도 6을 이용하여 설명한다.The vacuum open / close valve 10 will be described with reference to FIGS. 1 to 6.

도 1은 본 실시형태의 진공압력밸브(10)에 포함된 벨로프램(50)을 피스톤(40)의 보어 방향(BR)에서 본 때의 단면도로 나타낸 설명도이다. 도 2는 벨로프램(50)을 이루는 고무 성형부재(51)의 구성을 설명하기 위한 설명도이고, 도 1 중, X부를 확대하여 도시한 단면도이다. 도 3은 도 2에 도시한 고무 성형부재(51) 중, 기포(51B)의 짜임새를 설명하는 설명도이다. 도 4는 진공개폐밸브(10)의 구성을 설명하는 설명도로, 밸브폐쇄상태를 도시한 도면이다. 도 5는 도 1에 도시한 진공개폐밸브(10)의 밸브개방상태를 도시한 도면이다, 도 6은 도 4의 P부의 확대도이다.FIG. 1: is explanatory drawing in sectional drawing when the bellows 50 contained in the vacuum pressure valve 10 of this embodiment was seen in the bore direction BR of the piston 40. As shown in FIG. FIG. 2: is explanatory drawing for demonstrating the structure of the rubber molding member 51 which comprises the bellows ram 50, and is sectional drawing which expanded X part in FIG. FIG. 3: is explanatory drawing explaining the texture of the bubble 51B among the rubber molding members 51 shown in FIG. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the vacuum opening / closing valve 10, and showing a valve closing state. FIG. 5 is a view showing a valve open state of the vacuum open / close valve 10 shown in FIG. 1, and FIG. 6 is an enlarged view of the P portion of FIG. 4.

본 실시형태의 진공개폐밸브(10)는 에어 공급원(6)에서 미도시한 서보밸브를 통과하고 에어 수용실(AS) 안으로 공급되는 구동 에어(AR)에 의해, 밸브 개도(VL)를 변화시켜, 진공챔버(2) 안의 프로세스 가스 등의 진공압력을 제어하는 진공개폐밸브로서 이용되고 있다.The vacuum opening / closing valve 10 of the present embodiment changes the valve opening degree VL by the drive air AR which passes through a servo valve not shown in the air supply source 6 and is supplied into the air storage chamber AS. It is used as a vacuum opening / closing valve for controlling the vacuum pressure of the process gas or the like in the vacuum chamber 2.

이 진공개폐밸브(10)는, 그 축선(AX) 방향, 즉 포핏 밸브요소(76)가 개폐하 는 밸브 쉬프트(shift) 방향(도 4 및 도 5 중 상하방향) 중, 밸브개방 쪽(도 4 및 도 5 중, 상방)에 위치하는 파일럿 실린더부(pilot cylinder section; 20) 및 밸브폐쇄 쪽(도 4 및 도 5 중, 하방)에 위치하는 벨로즈식 포핏 밸브부(beloows-type poppet valve section; 70)를 포함한다.This vacuum opening / closing valve 10 has a valve opening side (Fig. 4 and Fig. 5) in the direction of its axis AX, that is, the valve shift direction (up and down directions in Figs. Pilot cylinder section 20 located in the upper part in FIGS. 4 and 5 and a bellows-type poppet valve located in the valve closing side (lower part in FIGS. 4 and 5). section 70).

파일럿 실린더부(20)는 단동 공기압 실린더(single-acting pneumatic cylinder; 30), 실린더 유지부(32), 에어 수용실(AS), 피스톤(40), 복귀 스프링(47) 및 벨로프램(50) 등을 포함한다. The pilot cylinder portion 20 includes a single-acting pneumatic cylinder 30, a cylinder holding portion 32, an air receiving chamber AS, a piston 40, a return spring 47 and a bellows ram 50. And the like.

진공개폐밸브(10)에서, 구동 에어(AR)가 에어 수용실(AS)로 공급되면, 피스톤(40)은 단동 공기압 실린더(30) 안을 그 실린더 내주면(31)과 비접촉상태로, 축선(AX) 방향을 따르는 스트로크 방향(ST)으로 구동하도록 되어 있다. 피스톤(40)의 외주면(41)의 피스톤 외주지름(dp)은 단동 공기압 실린더(30)의 실린더 내주면(31)의 지름보다 소정의 크기만큼 작다. 이 피스톤(40)의 수압면(43)에는 스트로크 방향(ST)에 환상의 오목부(44)가 요설되어 있다. 이 피스톤(40)의 외주면(41)과 단동 공기압 실린더(30)의 실린더 내주면(31)과의 사이에 어느 소정의 간격(45)은 후에 상술할 것처럼, 도 1에 도시한 벨로프램(50)에 의해 밀폐되어, 에어 수용실(AS) 안의 기밀성이 확보되도록 되어 있다.In the vacuum open / close valve 10, when the drive air AR is supplied to the air storage chamber AS, the piston 40 is in contact with the inner circumferential surface 31 of the cylinder in the single-acting pneumatic cylinder 30, and the axis AX It is made to drive in the stroke direction ST which follows () direction. The piston outer circumference dp of the outer circumferential surface 41 of the piston 40 is smaller by a predetermined size than the diameter of the cylinder inner circumferential surface 31 of the single-acting pneumatic cylinder 30. An annular recess 44 is provided on the hydraulic pressure surface 43 of the piston 40 in the stroke direction ST. The predetermined distance 45 between the outer circumferential surface 41 of the piston 40 and the cylinder inner circumferential surface 31 of the single-acting pneumatic cylinder 30 will be described later in detail, as shown in FIG. 1. It is sealed by and the airtightness in air storage chamber AS is ensured.

또한, 피스톤(40)은 단동 공기압 실린더(30)의 실린더 내주면(31)과 비접촉 상태로 구동하기 때문에, 피스톤(40)의 스틱-슬립이 발생하지 않고, 피스톤(40)은 높은 응답성과 정확한 위치 정확도로 단동 공기압 실린더(30) 안을 구동할 수 있다.In addition, since the piston 40 is driven in a non-contact state with the cylinder inner circumferential surface 31 of the single-acting pneumatic cylinder 30, stick-slip of the piston 40 does not occur, and the piston 40 has a high response and accurate position. The single acting pneumatic cylinder 30 can be driven with accuracy.

이 피스톤(40)은 복귀 스프링(47)에 의해 밸브 쉬프트 방향의 밸브폐쇄 쪽으로 가세되어 있다. 구동 에어(AR)가 에어 수용실(AS)에 공급되지 않는 때, 피스톤(40)은 복귀 스프링(47)에 의한 가세력에 의해, 하상점에 위치한다(도 4 참조). 그 한편, 구동 에어(AR)가 에어 수용실(AS)에 공급되면, 피스톤(40)은 복귀 스프링(47)에 의한 가세력에 대항하여, 밸브 쉬프트 방향의 밸브개방 쪽으로 이동한다(도 5 참조).The piston 40 is biased toward the valve closing direction in the valve shift direction by the return spring 47. When the drive air AR is not supplied to the air accommodating chamber AS, the piston 40 is located at the lower point by the biasing force by the return spring 47 (see Fig. 4). On the other hand, when drive air AR is supplied to air storage chamber AS, piston 40 will move to the valve opening direction of a valve shift direction against the force applied by return spring 47 (refer FIG. 5). ).

또한, 진공개폐밸브(10)에서 피스톤(40)이 밸브 쉬프트 방향으로 이동한 때, 피스톤(40)이 하상점의 위치부터 상사점을 향하여 변위한 만큼의 피스톤(40)의 변위량, 즉 진공개폐밸브(10)의 밸브 개도(VL)를 비접촉 상태로 계측하는 변위센서(81)가 마련되어 있다(도 4 및 도 5 참조). 이 변위센서(81)는 진공압력제어장치(7)와 전기적으로 접속되어 있다. In addition, when the piston 40 moves in the valve shift direction in the vacuum opening / closing valve 10, the displacement amount of the piston 40, i.e., vacuum opening and closing, as much as the piston 40 is displaced toward the top dead center from the position of the lower dead point. The displacement sensor 81 which measures the valve opening degree VL of the valve 10 in a non-contact state is provided (refer FIG. 4 and FIG. 5). The displacement sensor 81 is electrically connected to the vacuum pressure control device 7.

벨로프램(50)은 고무(51A)에 트리코 직의 짜임새를 가지는 기포(51B)를 인서트 성형한 고무 성형부재(51)로 이루어진 벨로프램이다(도 1 및 도 2 참조). 또한, 트리코 직이란, 도 3에 도시한 것처럼, 예를 들면, 이랑과 같이, 산부와 곡부가 소정방향으로 교대로 연속하여 배치한 형상의 실의 짜임새인 이랑지워 짠 직물(ribbed weave)이나, 메리야스(knitting)의 짜임새 등과 같은 형태의 직조방법이며, 직물에 유연성, 탄력성 및 신축성을 주는 직조방법이다.The bellows ram 50 is a bellows comprised of the rubber molding member 51 which insert-molded the bubble 51B which has the texture of tricot fabric to the rubber 51A (refer FIG. 1 and FIG. 2). In addition, as shown in FIG. 3, a tricot is a ribbed weave which is the texture of the yarn of the shape arrange | positioned continuously and alternately in a predetermined direction like a ridge, for example, It is a weaving method of the same type as the texture of maryyasu (knitting), and is a weaving method that gives the fabric flexibility, elasticity and elasticity.

벨로프램(50)은 에어 수용실(AS) 안으로 구동 에어(AR)가 공급되면, 피스톤(40)의 수압면(43)의 유효 수압면적을 일정 불변하게 유지하도록 신축할 수 있다. 이 벨로프램(50)은 고무 성형부재(51)로 구성되는 것에 의해, 에어 수용실(AS) 로 공급된 구동 에어(AR)에 의한 가압력에 대항하는 강도를 기포(51B)에, 기밀성을 고무(51A)에, 각각 부여하고 있다. 이 고무 성형부재(51)에 이용되는 고무(51A)로는, 예를 들면, 천연 고무 및, 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(acrylonitrile-butadiene rubber), 스틸렌-부타디엔 고무(styrene-butadiene rubber), 부타디엔 고무(butadiene rubber), 이소프렌 고무(isoprene subber), 프로필렌-부타디엔 고무(propylene-butadiene rubber), 아크릴로니트릴-이소프렌 고무(acrylonitrile-isoprene rubber), 클로로프렌 고무(chloroprene rubber), 이소부틸렌-이소프렌 고무(isobutylene-isoprene rubber)(부틸 고무(butyl rubber)), 에틸렌 프로필렌 고무(ethylene propylene subber), 아크릴 고무(acrylic rubber), 플루오로카본 고무(fluorocarbon rubber), 에테르-티오에테르 고무(ether-thioether rubber), 폴리설파이드 고무(polysulfide rubber), 우레탄 고무(urethane rubber), 실리콘 고무(silicone rubber)와 같은 합성 고무를 포함할 것이다. 또한, 기포(51B)를 위한 물질로서, 예를 들면, 폴리아미드(polyamide)(나일론(Nylon) 6, 나일론 66 등), 아라미드(aramid), 폴리에스테르(polyester) 또는 면 등의 실을 선택하고 벨로프램(50)(고무 성형부재(51))의 표면(51a, 51b)을 따른 방향으로 가요성을 가지도록 직조될 수 있다. When the driving air AR is supplied into the air accommodating chamber AS, the bellows ram 50 may be stretched to keep the effective hydraulic pressure area of the hydraulic pressure surface 43 of the piston 40 unchanged. Since the bellows ram 50 is constituted by the rubber molding member 51, the air bubbles 51B have a strength against the pressing force by the driving air AR supplied to the air accommodating chamber AS to the air bubbles 51B. It is given to 51A, respectively. As the rubber 51A used for the rubber molding member 51, for example, natural rubber, acrylonitrile-butadiene rubber, styrene-butadiene rubber, butadiene rubber (butadiene rubber), isoprene subber, propylene-butadiene rubber, acrylonitrile-isoprene rubber, chloroprene rubber, isobutylene-isoprene rubber isobutylene-isoprene rubber (butyl rubber), ethylene propylene subber, acrylic rubber, fluorocarbon rubber, ether-thioether rubber And synthetic rubbers such as polysulfide rubber, urethane rubber, and silicone rubber. In addition, as a material for the bubble 51B, for example, a yarn such as polyamide (Nylon 6, nylon 66, etc.), aramid, polyester, or cotton may be selected. It can be woven to have flexibility in the direction along the surfaces 51a and 51b of the bellows 50 (rubber forming member 51).

도 1에서 도시한 것처럼, 벨로프램(50)은 본 실시형태에서 피스톤(40)의 보어 방향(BR)(도 4 및 도 5 중, 좌우방향)에서 본 때의 단면형상에 있어서, 피스톤(40)의 스트로크 방향(ST)(도 4 및 도 5 중 상하방향)을 따르는 축선(AX)과 이루는 각도가 서로 다른 2 개의 제1 테이퍼면(55A), 제2 테이퍼면(55B)을 구비하고 있 다. 또한, 이 벨로프램(50)은 지름 방향(피스톤(40)의 보어 방향(BR))의 외주연에 위치하는 환상의 플랜지부(54)(고정부) 및 이 플랜지부(54)와의 사이에서 제1, 제2 테이퍼면(55A, 55B)을 끼워 지름방향 중앙에 위치하는 중앙부(52)(지름방향 중앙부)를 더 포함한다.As shown in FIG. 1, the bellows ram 50 has a piston 40 in the cross-sectional view as seen in the bore direction BR (left and right directions in FIGS. 4 and 5) of the piston 40 in this embodiment. The first tapered surface 55A and the second tapered surface 55B which are different from the angle AX along the stroke direction ST (up-down direction in FIGS. 4 and 5) of FIG. All. In addition, this bellows 50 is between the annular flange part 54 (fixed part) located in the outer periphery of radial direction (bore direction BR of piston 40), and this flange part 54. It further includes the center part 52 (diameter direction center part) located in the center of radial direction through the 1st, 2nd taper surface 55A, 55B.

제1 테이퍼면(55A)은 플랜지부(54)의 지름방향 안쪽의 경사기상부위(54S)보다 접힌 경사면에서 축선(AX)과 평행한 가상선(M)과 이루는 각도를 제1 경사각(θ1)(0<θ1<90°)으로 하는 환상의 경사면으로 되어 있다. 제2 테이퍼면(55B)은 이 가상선(M)과 이루는 각도를 제2 경사각(θ2)(0<θ2<θ1)으로 하는 환상의 경사면으로 되어 있다. 제1 테이퍼면(55A)과 제2 테이퍼면(55B)는 변곡부(56)로 연속하여 연결되고, 이 변곡부(56)는 도 1에 도시한 상태의 밸로프램(50)에 있어서, 그 축선(AX) 방향의 중앙위치보다 플랜지부(54) 쪽에 위치하고 있다. 이 변곡부(56)가 이와 같은 위치에 있는 이유로는 진공개폐밸브(10)가 폐쇄할 때에, 벨로프램(50)의 제2 테이퍼면(55B)은, 피스톤(40)이 상사점의 위치까지 이동하고 이 이동에 수반하여 제2 테이퍼면(55B)이 피스톤의 상사점의 위치까지 늘어난 상태로 된 때의, 스트로크 방향(ST)의 중앙부근의 위치에서, 습곡 형태로 접혀 있다.The first tapered surface 55A has an angle of inclination with the imaginary line M parallel to the axis AX in the inclined surface that is folded than the inclined upper portion 54S in the radial direction of the flange portion 54. It is an annular inclined surface of (0 <θ1 <90 °). The 2nd taper surface 55B is an annular inclined surface which makes the angle | corner with this imaginary line M into 2nd inclination angle (theta) 2 (0 <(theta) <2). The first taper surface 55A and the second taper surface 55B are continuously connected to the inflection portion 56, and the inflection portion 56 is formed in the ballast ram 50 in the state shown in FIG. It is located in the flange part 54 side rather than the center position of the axis line AX direction. The reason why the inflection portion 56 is in such a position is that when the vacuum opening / closing valve 10 is closed, the second tapered surface 55B of the bellows ram 50 is moved to the position of the top dead center of the piston 40. In the position near the center of the stroke direction ST, when the 2nd taper surface 55B is extended to the position of the top dead center of a piston with this movement, it is folded in a folded form.

또한, 중앙부(52)는 피스톤(40)의 보어 방향(BR)(도 4 및 도 5 중, 좌우방향)을 따르는 방향으로 제2 테이퍼면(55B)에서 연속하여 연결되어 있다. 이 중앙부(52)는 후술할 피스톤 로드(48)를 삽입하는 관통구멍(57)이 형성되어 있고, 중앙부(52)의 두께방향(도 1 중, 상하방향)으로 돌출하는 볼록부(53)가 관통구멍(57)의 주변에 환상으로 형성되어 있다. 관통구멍(57)의 크기는 피스톤 로드(48)의 외주와 끼워 맞추기 위해, 높은 정확도로 형성되어 있다.In addition, the center portion 52 is continuously connected to the second tapered surface 55B in the direction along the bore direction BR (left and right directions in FIGS. 4 and 5) of the piston 40. The central portion 52 has a through hole 57 for inserting the piston rod 48 to be described later, and the convex portion 53 protruding in the thickness direction (up and down direction in FIG. 1) of the central portion 52 is provided. The periphery of the through hole 57 is formed in an annular shape. The size of the through hole 57 is formed with high accuracy to fit with the outer circumference of the piston rod 48.

도 6에 도시한 것처럼, 벨로프램(50)은 그 볼록부(53)를 피스톤(40)의 오목부(44) 안에 삽입하는 것으로, 피스톤(40)에 위치결정되어 있다. 이 벨로프램(50)은 그 중앙부(52)를 피스톤(40)의 수압면(43)에 맞닿게 한 상태에서, 이 중앙부(52)를 피스톤(40)과 판 형상의 고정구(46)와의 사이에 삽입하고, 피스톤(40)과 고정구(46)와의 나사 결합에 의해 고정되어 있다.As shown in FIG. 6, the bellows ram 50 is positioned at the piston 40 by inserting the convex portion 53 into the recess 44 of the piston 40. The bellows ram 50 has the center portion 52 in contact with the hydraulic pressure surface 43 of the piston 40, and the center portion 52 is located between the piston 40 and the plate-shaped fastener 46. Is inserted into the piston 40 and is fixed by screwing the piston 40 and the fixture 46.

또한 이 벨로프램(50)의 플랜지부(54)는 단동 공기압 실린더(30) 및 플랜지 유지부(32)에 삽입되어 고착되어 있다.The flange portion 54 of the bellows ram 50 is inserted into and fixed to the single acting pneumatic cylinder 30 and the flange holding portion 32.

진공개폐밸브(10)에서 피스톤(40)이 하사점의 위치에 있을 때, 즉 구동 에어(AR)가 에어 수용실(AS)에 공급되어 있지 않을 때, 벨로프램(50)의 플랜지부(54)와 중앙부(52)가 스트로크 방향(ST)과 거의 같은 위치가 된다(도 4 참조). 그러면, 도 4, 도 6 및 도 7에 도시한 것처럼, 제2 테이퍼면(55B)은 피스톤(40)과 실린더(30)과의 간격(45)에서, 꼭대기부(58)에서 습곡 형상으로 접힌다.When the piston 40 is at the bottom dead center position in the vacuum opening / closing valve 10, that is, when the driving air AR is not supplied to the air receiving chamber AS, the flange portion 54 of the bellows ram 50 is provided. ) And the center portion 52 become almost the same position as the stroke direction ST (see FIG. 4). Then, as shown in FIGS. 4, 6 and 7, the second tapered surface 55B is folded in a folded shape at the top portion 58 at the interval 45 between the piston 40 and the cylinder 30. All.

한편, 구동 에어(AR)가 에어 수용실(AS)에 공급되면, 도 6 및 도 7에서 도시한 것처럼, 제2 테이퍼면(55B)은 꼭대기부(58)에서 습곡된 상태로, 도 7에 2점 파선으로 도시한 것처럼 단동 공기압 실린더(30)의 실린더 내주면(31)과 피스톤(40)의 외주면(41)을 따르도록 팽창하고 나서, 피스톤(40)의 스트로크 방향(ST)의 상사점 쪽(도 6 및 도 7 중, 상방)을 향하여 늘어나서, 도 5에 도시한 상태까지 늘어난다.On the other hand, when the drive air AR is supplied to the air storage chamber AS, as shown in FIGS. 6 and 7, the second tapered surface 55B is folded in the top portion 58 and is shown in FIG. 7. As shown by the two-dot broken line, the cylinder expands along the inner circumferential surface 31 of the single-acting pneumatic cylinder 30 and the outer circumferential surface 41 of the piston 40, and then the top dead center of the piston 40 in the stroke direction ST. It extends toward (above, FIG. 6 and FIG. 7), and extends to the state shown in FIG.

이와 같이, 벨로프램(50)은 플랜지부(54)를 플랜지 유지부(32)에, 중앙 부(52)를 피스톤(40)의 수압면(43)에, 각각 고착시킨 상태에서, 제1, 제2 테이퍼면(55A, 55B)을 피스톤(40)과 실린더(30)와의 간격(45)에 위치시키고, 피스톤(40)의 구동에 추종하여 접히거나 늘어나거나 하면서, 이 간격(45)을 밀폐시키고 있다.As described above, the bellows ram 50 has the flange portion 54 fixed to the flange holding portion 32 and the center portion 52 fixed to the hydraulic pressure surface 43 of the piston 40, respectively. The second tapered surfaces 55A and 55B are positioned in the gap 45 between the piston 40 and the cylinder 30, and the gaps 45 are closed while being folded or extended in accordance with the driving of the piston 40. I'm making it.

도 6은 도 4의 P부의 확대도이고, 도 4는 O링(79)이 밸브 좌와 완전히 접한 밸브폐쇄상태를 도시하고 있다. 따라서, 도 6은 밸브폐쇄상태의 벨로프램(50)의 형상을 도시하고 있다.Fig. 6 is an enlarged view of the portion P of Fig. 4, and Fig. 4 shows a valve closing state in which the O-ring 79 is completely in contact with the valve seat. 6 shows the shape of the bellows 50 in the valve closed state.

O링(79)이 밸브 좌(73)에 완전히 접해 있는 밸브폐쇄상태에 있어서, 구동 에어(AR)를 공급하면, 벨로프램(50)은 도 7의 2점 쇄선으로 도시한 위치가 되며, 벨로프램(50)이 피스톤(40)과 접촉하는 점이 조금 변화한다. 본 발명에서는 밸로프램(50)이 피스톤(40)과 접촉하는 위치(높이(L1)로 나타낸 위치, 즉, 도 7의 2점 쇄선으로 나타낸 벨로프램(50)이 피스톤(40)과 접촉하는 상단 위치)의 벨로프램(50)의 내주지름을 W2로 하고 있다.In the valve closing state where the O-ring 79 is completely in contact with the valve seat 73, when the driving air AR is supplied, the bellows ram 50 is in the position shown by the two-dot chain line in FIG. The point where the ram 50 contacts the piston 40 changes slightly. In the present invention, the upper end in which the bellows 50 is in contact with the piston 40 (the position indicated by the height L1, that is, the bellows 50 indicated by the dashed-dotted line in FIG. 7) is in contact with the piston 40. Position) the inner circumference of the bellows 50 is set to W2.

한편, 피스톤(40)의 단면도를 도 8에 도시한다. 피스톤(40)의 외형은 선단부가 θ의 각도를 가지는 끝으로 갈수록 가늘어지는 피스톤 테이퍼면(40a)을 형성하고 있다. 이 각도(θ)는 벨로프램(50)의 제2 테이퍼각(θ2)과 같다. 피스톤 테이퍼면(40a)은 피스톤(40)의 하부 절반에 제공된다. 상부 절반은 벨로프램(50)과 접촉하지 않으므로 끝으로 갈수록 가늘어질 필요가 없다.On the other hand, sectional drawing of the piston 40 is shown in FIG. The external shape of the piston 40 forms the piston taper surface 40a which becomes thinner toward the end which the front end part has an angle of (theta). This angle θ is equal to the second taper angle θ2 of the bellows ram 50. The piston taper surface 40a is provided in the lower half of the piston 40. The upper half does not come into contact with the bellows 50 so it does not need to taper toward the end.

즉, W1은 O링(97)이 밸브 좌(73)에 접한 밸브폐쇄상태에 있어서, 구동 에어(AR)를 공급한 때의, 피스톤의 외주가 벨로프램(50)과 접촉하고 있는 상단에서의 피스톤의 외주지름이다.That is, W1 is an upper end of the piston in which the outer circumference of the piston is in contact with the bellows ram 50 when the O-ring 97 supplies the driving air AR in the valve closing state in contact with the valve seat 73. The outer diameter of the piston.

W2는 O링(97)이 밸브 좌(73)에 접한 밸브폐쇄상태에 있어서, 구동 에어(AR)를 공급한 때의, 벨로프램(50)이 피스톤(40)과 접촉하고 있는 상단에서의 벨로프램(50)의 피스톤(40)과 접촉하고 있는 내주지름이다.W2 is a bellow at the upper end where the bellows 50 are in contact with the piston 40 when the O-ring 97 is in the valve closed state in contact with the valve seat 73 and the driving air AR is supplied. It is the inner circumference of the piston 40 in contact with the pram 50.

도 7에 도시한 것처럼, 피스톤 선단에서 L1의 거리의 위치의, 피스톤(40)의 외주지름을 W1으로 하고 있다. 피스톤 선단에서 L1의 거리는 도 7의 2점 파선으로 나타낸 벨로프램(50)에 있어서, 벨로프램(50)이 피스톤(40)과 접촉하고 있는 상단위치이다.As shown in FIG. 7, the outer peripheral diameter of the piston 40 at the position of the distance of L1 from the piston tip is set to W1. The distance L1 from the tip of the piston is the upper end position in which the bellows 50 are in contact with the piston 40 in the bellows 50 shown by the dashed two-dotted line in FIG.

여기서, 도 4에 도시한 밸브폐쇄상태에 있어서 밸로프램(50)의 W2와 피스톤(40)의 W1을 같은 길이로 하고 있다.Here, in the valve closing state shown in FIG. 4, W2 of the valve | ramp ram 50 and W1 of the piston 40 are made the same length.

다음으로 벨로우즈식 포핏 밸브부(70)에 관하여 설명한다.Next, the bellows type poppet valve part 70 is demonstrated.

이 벨로우즈식 포핏 밸브부(70)는, 밸브 본체(71), 벨로우즈(75), 포핏 밸브요소(76), O링 유지 부재(77) 및 O링(79) 등을 포함한다.This bellows type poppet valve part 70 includes a valve body 71, a bellows 75, a poppet valve element 76, an O-ring holding member 77, an O-ring 79, and the like.

피스톤(40)의 지름방향 중앙부에는 피스톤 로드(48)가 연결되어 있고, 이 피스톤 로드(48)와 피스톤(40)과의 사이에는 O링(49)으로 봉인되어 있다. 이 피스톤 로드(48)는 벨로우즈식 포핏 밸브부(70)를 향하여 연장하여 피스톤 로드(48)의 밸브개방측 단부에서 포핏 밸브요소(76)와 연결되어 있고, 포핏 밸브요소(76)는 피스톤 로드(40)의 스트로크 방향(ST)의 구동에 수반하며, 피스톤(40)과 함께 밸브 쉬프트 방향으로 움직이도록 되어 있다. 벨로우즈(75)는 축선(AX) 방향의 일단 쪽(도 4 및 도 5 중, 상방)에 있는 단부를 고정하고, 타단 쪽을 포핏 밸브요소(76)에 설치하여, 피스톤 로드(48)의 지름방향 바깥쪽을 덮는 형태로, 포핏 밸브요소(76)의 밸브 쉬프트 방향의 구동에 수반하여 신축하도록 설치되어 있다.The piston rod 48 is connected to the radially center portion of the piston 40, and is sealed with an O-ring 49 between the piston rod 48 and the piston 40. The piston rod 48 extends toward the bellows type poppet valve portion 70 and is connected to the poppet valve element 76 at the valve open end of the piston rod 48, the poppet valve element 76 being a piston rod. Accompanying the drive of the stroke direction ST of 40, it moves so that it may move in the valve shift direction with the piston 40. FIG. The bellows 75 fixes an end portion at one end side (upper side in FIGS. 4 and 5) in the axis AX direction, and installs the other end portion at the poppet valve element 76 to provide a diameter of the piston rod 48. It is provided so that it may expand and contract with the drive of the valve shift direction of the poppet valve element 76 in the form which covers a direction outer side.

포핏 밸브요소(76)의 O링 유지 부재(77)는 포핏 밸브요소(76)의 밸브폐쇄 쪽(도 4 및 도 5 중, 하방)에서 고착되며, 포핏 밸브요소(76) 및 O링 유지 부재(77)에 의해 형성된 환상의 O링 설치부(78)가 마련되어 있다. O링(79)은 O링 설치부(78)에 배설되고, 밸브 본체(71)의 밸브 좌(73)와 접촉가능하게 되어 있다. 이 밸브 본체(71)는 진공펌프(5)에 접속하는 제1 포트(72) 및 진공챔버(2)의 가스 배출 포트(2b)에 접속하는 제2 포트(74)를 포함한다.The O-ring holding member 77 of the poppet valve element 76 is fixed on the valve closing side (downward in FIGS. 4 and 5) of the poppet valve element 76, and the poppet valve element 76 and the O-ring holding member An annular O-ring attachment portion 78 formed by 77 is provided. The O-ring 79 is disposed in the O-ring attachment portion 78, and the O-ring 79 is in contact with the valve seat 73 of the valve body 71. The valve body 71 includes a first port 72 connected to the vacuum pump 5 and a second port 74 connected to the gas discharge port 2b of the vacuum chamber 2.

진공개폐밸브(10)에서 구동 에어(AR)가 에어 수용실(AS)에 공급되지 않을 때에, 피스톤(40)은 복귀 스프링(47)에 의한 가세력에 의해 하사점에 위치하기 때문에, 피스톤(40)과 연결하는 포핏 밸브요소(76)는 O링(79)을 이용하여 밸브 좌(73)를 누른다. 이것에 의해, 포핏 밸브요소(76)로 제1 포트(72)를 막아 진공개폐밸브(10)는 폐쇄된다(밸브 개도(VL)=0).When the driving air AR is not supplied to the air accommodating chamber AS in the vacuum opening / closing valve 10, the piston 40 is located at the bottom dead center by the force applied by the return spring 47, so that the piston ( The poppet valve element 76, which connects to 40, presses the valve seat 73 using an O-ring 79. This closes the first port 72 with the poppet valve element 76 and closes the vacuum open / close valve 10 (valve opening VL = 0).

한편, 구동 에어(AR)가 에어 수용실(AS)로 공급되면, 피스톤(40)은 복귀 스프링(47)에 의한 가세력에 대항하여, 밸브 쉬프트 방향의 밸브개방 쪽으로 이동하기 위해, O 링(79)과 함께 포핏 밸브요소(76)도 밸브개방 쪽으로 이동하여 밸브 좌(73)에서 떨어진다. 이것에 의해, 진공개폐밸브(10)는 개방되고(밸브개도(VL)>0), 제1 포트(72)와 제2 포트(74)가 연통한다. 진공개폐밸브(10)가 개방되면, 진공펌프(5)는 진공챔버(2) 안에 있는 프로세스 가스 또는 질소 가스를 흡인할 수 있도록 된다.On the other hand, when the drive air AR is supplied to the air storage chamber AS, the piston 40 moves in the direction of opening the valve in the valve shift direction against the force applied by the return spring 47, so that the O-ring ( Poppet valve element 76 along with 79 moves also toward the valve opening and falls off valve seat 73. As a result, the vacuum opening / closing valve 10 is opened (valve opening degree VL> 0), and the first port 72 and the second port 74 communicate with each other. When the vacuum open / close valve 10 is opened, the vacuum pump 5 can suck the process gas or nitrogen gas in the vacuum chamber 2.

본 실시형태의 진공개폐밸브(10)에서 벨로프램(50)은 피스톤(40)의 보어 방 향(BR)에서 본 때의 단면형상에 있어서, 축선(AX)과 이루는 각도가 제1 경사각(θ1)인 제1 테이퍼면(55A) 및 제2 경사각(θ2)인 제2 테이퍼면(55B)을 구비한 형상으로 되어 있다.In the vacuum opening / closing valve 10 of the present embodiment, in the cross-sectional shape of the bellows 50 as viewed in the bore direction BR of the piston 40, the angle formed with the axis AX is the first inclination angle θ1. It is a shape provided with 55 A of 1st taper surfaces which are (), and the 2nd taper surface 55B which is 2nd inclination angle (theta) 2.

여기서 벨로프램(50)의 축선(AX)에 따르는 가상선(M)과 제1, 제2 테이퍼면(55A, 55B)과의 사이의 제1, 제2 경사각(θ1, θ2)에 관하여, 본 실시형태의 진공개폐밸브(10)의 벨로프램(50)과 종래의 진공개폐밸브(100)의 벨로프램(150)을 비교하여 고찰한다.Here, with regard to the first and second inclination angles θ1 and θ2 between the imaginary line M along the axis AX of the bellows ram 50 and the first and second tapered surfaces 55A and 55B, The bellows 50 of the vacuum open / close valve 10 of the embodiment and the bellows 150 of the conventional vacuum open / close valve 100 are compared and considered.

전술한 것처럼, 진공개폐밸브(10)에서 제1 테이퍼면(55A)과 축선(AX)(가상선(M))이 이루는 각은 제1 경사각(θ1)(0<θ1<90°)이다. 또한 제2 테이퍼면(55B)과 축선(AX)(가상선(M))이 이루는 각은 제2 경사각(θ2)(0<θ2<θ1)이기 때문에, 제2 테이퍼면(55B)에 있어서, 축선(AX)을 따르는 방향의 임의위치의 지름방향의 길이를 제2 테이퍼면 지름 길이(D2), 이 위치의 주변 방향의 길이는 제2 테이퍼 주변 길이(πD2)가 된다.As described above, the angle between the first tapered surface 55A and the axis AX (virtual line M) in the vacuum opening / closing valve 10 is the first inclination angle θ1 (0 <θ1 <90 °). In addition, since the angle formed between the second tapered surface 55B and the axis AX (virtual line M) is the second inclination angle θ2 (0 <θ2 <θ1), in the second tapered surface 55B, The length of the radial direction of the arbitrary position of the direction along the axis AX is 2nd taper surface diameter length D2, and the length of the circumferential direction of this position becomes 2nd taper peripheral length (pi) D2.

한편, 종래의 진공개폐밸브(100)에서 벨로프램(150)의 단-테이퍼면(154)은 하나이기 때문에, 이 단-테이퍼면(154)과 벨로프램(150)의 축선(AX)을 따르는 가상선(N)이 이루는 각은 단-테이퍼각(θp)(0<θp<90°)이다(도 13 참조). 이것에 의해, 단-테이퍼면(154)에 있어서, 피스톤의 스트로크 방향의 임의위치의 지름 방향의 길이는 단-테이퍼면 지름 길이(Dp), 이 위치의 주변 방향의 길이는 단-테이퍼면 주변 길이(πDp)가 된다(도 16 참조).On the other hand, since the end-taper surface 154 of the bellows ram 150 is one in the conventional vacuum opening / closing valve 100, the end-taper surface 154 and the axis AX of the bellows ram 150 follow. The angle formed by the imaginary line N is the short-taper angle θp (0 <θp <90 °) (see Fig. 13). As a result, in the end tapered surface 154, the length in the radial direction at any position in the stroke direction of the piston is the short tapered surface diameter length Dp, and the length in the peripheral direction of this position is around the short tapered surface. Length? Dp (see FIG. 16).

본 실시형태의 진공개폐밸브(10)에서 제1 경사각(θ1)을 단-테이퍼각(θp)보 다도 크게 하는 것으로(θp<θ1), 제2 경사각(θ2)은 단-테이퍼각(θp)보다 작게 할 수 있다(θ2<θp). 결국, 제1 경사각(θ1), 제2 경사각(θ2) 및 단-테이퍼각(θp)의 크기에 관하여, In the vacuum opening / closing valve 10 of the present embodiment, the first inclination angle θ1 is made larger than the short-taper angle θp (θp <θ1), and the second inclination angle θ2 is the short-taper angle θp. It can be made smaller (θ2 <θp). As a result, with respect to the magnitudes of the first inclination angle θ1, the second inclination angle θ2, and the short-taper angle θp,

θ2<θp<θ1 식(1)θ2 <θp <θ1 Equation (1)

의 관계가 성립한다. 이 진공개폐밸브(10)의 벨로프램(50)은 이 식(1)에 기초하여, 축선(AX)에 대하여 제1 경사각(θ1)으로 경사진 제1 테이퍼면(55A)을 단동 공기압 실린더(30)의 실린더 내주면(31) 쪽으로, 축선(AX)에 대하여 제2 경사각(θ2)으로 경사진 제2 테이퍼면(55B)을 피스톤(40)의 외주면(41) 쪽으로, 각각 위치한 형태로 성형되어 있다.The relationship is established. The bellows 50 of the vacuum opening / closing valve 10 has a single tapered surface 55A inclined at a first inclination angle θ1 with respect to the axis AX based on this equation (1). The second tapered surface 55B, which is inclined at the second inclination angle θ2 with respect to the axis AX, is formed toward the outer peripheral surface 41 of the piston 40 toward the cylinder inner circumferential surface 31 of 30, respectively. have.

한편, 피스톤(40)의 피스톤 테이퍼면(40a)은 벨로프램(50)의 제2 경사면(55B)과 같은 경사각도로 형성되어 있다. 도 7에 도시된 것처럼, O 링(79)이 밸브 좌(73)에 완전히 접하고 있는 밸브폐쇄상태에 있어서, 구동 에어(AR)를 공급한 때에, 벨로프램(50)은 도 7의 2점 파선으로 도시한 것 같은 위치가 된다. 이때, 벨로프램(50)과 피스톤(40)이 접촉하는 상단에 있어서, 벨로프램(50)의 피스톤(40)과 접촉하는 내주지름(W2)과, 벨로프램(50)과 접촉하는 피스톤(40)의 외주지름(W1)을 같게 하고 있기 때문에, 구동 에어(AR)를 흘려보낸 때에, 벨로프램(50)과 피스톤(40)은 도 9에 도시한 것처럼, 밀착한 상태가 되어, 굴곡이 전혀 발생하지 않는다. On the other hand, the piston tapered surface 40a of the piston 40 is formed at the same inclination angle as the second inclined surface 55B of the bellows ram 50. As shown in FIG. 7, in the valve closing state in which the O-ring 79 is completely in contact with the valve seat 73, when the driving air AR is supplied, the bellows ram 50 is broken by the two-point broken line in FIG. 7. The location is as shown. At this time, at the upper end where the bellows 50 and the piston 40 are in contact, the inner circumferential diameter W2 is in contact with the piston 40 of the bellows 50 and the piston 40 is in contact with the bellows 50. Since the outer circumferential diameter (W1) of) is equal, the bellows 50 and the piston 40 are in close contact, as shown in FIG. Does not occur.

그 후, 벨로프램(50)이 피스톤(40)과 접촉하는 점이 변화하지만, 피스톤(40)의 피스톤 테이퍼면(40a)은 벨로프램(50)의 제2 테이퍼면(55B)과 같은 경사각도로 형성되어 있기 때문에, 당연히 벨로프램(50)과 피스톤(40)이 밀착된 상태를 유지한다.Thereafter, the point where the bellows 50 is in contact with the piston 40 is changed, but the piston tapered surface 40a of the piston 40 is formed at the same inclination angle as the second tapered surface 55B of the bellows ram 50. As a result, the bellows 50 and the piston 40 remain in close contact with each other.

종래의 밸로프램(150)에 생긴 주름 발생부(159)와 비교하여, 이와 같은 주름 발생부(59)가 전혀 발생하지 않기 때문에, 피스톤(40)이 이동한 때에, 응력집중이 발생하지 않고, 어떤 정도로 반복하여도, 종래와 같은 피스톤(40)의 이동방향으로 균열이 발행하지 않는다. 본 출원인은 반복하여 테스트로 확인하였지만, 종래의 수십배 반복한 회수로 실험하여도, 종래와 같은 균열이 전혀 발생하지 않음을 확인하였다.Compared with the wrinkle generation portion 159 generated in the conventional ball valve 150, such wrinkle generation portion 59 does not occur at all, so that stress concentration does not occur when the piston 40 moves, Even if repeated to some extent, a crack does not arise in the moving direction of the piston 40 like the conventional one. Applicants have repeatedly confirmed the test, but it has been confirmed that the crack does not occur at all, even if the experiment is repeated in the past several ten times repeated.

이상, 상세히 설명한 것처럼, 본 실시형태의 진공개폐밸브에 의하면, 진공용기(2)와 진공펌프(5) 사이에 접속하고, 밸브 좌(73)에 대하여 밸브요소인 O링(79)의 개도를 변화시켜서 진공용기(2) 안의 진공압력을 제어하는 진공개폐밸브(10)로서, 피스톤(40)의 외주면과 실린더(30)의 내주면(31)과의 소정의 간격을, 피스톤(40)의 동작에 추종하는 벨로프램(50)으로 밀폐하고, 유체에 의해 피스톤(40)을 구동시켜서 개폐하는 진공개폐밸브(10)이고, 벨로프램(50)이 소정의 경사각도(θ2)로 형성되어 있는 것, 피스톤(40)의 외주가 소정의 경사각도(θ)로 형성되어 있는 것, 밸브요소가 밸브 좌와 접한 위치에 있을 때 피스톤과 접촉하는 벨로프램의 내주지름과 피스톤의 외주지름이 같은 것을 특징으로 하기 때문에, 진공개폐밸브가 닫힌 상태에서 구동 에어가 실린더 안으로 들어오고, 벨로프램에 에어압이 가해진 때에, 벨로프램의 내주지름과 피스톤의 외주지름이 같기 때문에, 벨로프램에 굴곡이 전혀 발생하지 않는다.As described above, according to the vacuum opening and closing valve of the present embodiment, the vacuum opening 2 is connected between the vacuum chamber 2 and the vacuum pump 5, and the opening degree of the O-ring 79 serving as a valve element with respect to the valve seat 73 is determined. As the vacuum opening / closing valve 10 which changes and controls the vacuum pressure in the vacuum container 2, the piston 40 operates a predetermined distance between the outer circumferential surface of the piston 40 and the inner circumferential surface 31 of the cylinder 30. A vacuum opening / closing valve (10) which is sealed with a bellows (50) following and which opens and closes by driving the piston (40) by a fluid, and the bellows (50) are formed at a predetermined inclination angle (θ2). , The outer circumference of the piston 40 is formed at a predetermined inclination angle θ, the inner circumference of the bellows and the outer circumference of the piston in contact with the piston when the valve element is in contact with the valve seat Therefore, the driving air flows into the cylinder while the vacuum closing valve is closed. When the air pressure is applied to the bellows and the bellows, the inner circumferential diameter of the bellows and the piston's outer circumference are the same, so that no bending occurs in the bellows.

종래는 피스톤을 원통 형상으로 하고 있었기 때문에, 피스톤 단면에 대응하는 위치의 벨로프램의 피스톤과 접촉하는 내주지름을 피스톤의 외주지름보다 크게 하지 않을 수 없었다. 본 발명에서는 피스톤의 외주에 경사면을 마련하는 것에 의해 처음으로 진공개폐밸브가 닫혀 있는 위치에 있어서, 벨로프램 내주지름과 피스톤의 외주지름을 같은 길이로 하는 것이 가능해졌다.In the related art, since the piston has a cylindrical shape, the inner circumferential diameter in contact with the piston of the bellows ram at a position corresponding to the piston cross section has to be made larger than the outer circumferential diameter of the piston. In the present invention, by providing the inclined surface on the outer circumference of the piston, it becomes possible to make the bellows inner circumferential diameter and the outer circumferential diameter of the piston the same length in the position where the vacuum opening / closing valve is closed for the first time.

또한, 벨로프램(50)의 피스톤(40)과 접촉하는 내주면의 경사각도(θ2)와, 피스톤(40)의 경사각도(θ)를 같게 하고 있기 때문에, 피스톤(40)이 어떤 거리로 이동한 때에도, 벨로프램(50)이 피스톤(40)과 접촉하는 내주지름과 피스톤(40)의 외주지름이 같아지기 때문에, 벨로프램(50)에 굴곡이 생기지 않는다.In addition, since the inclination angle θ2 of the inner circumferential surface in contact with the piston 40 of the bellows ram 50 and the inclination angle θ of the piston 40 are the same, the piston 40 moves to a certain distance. Even at this time, since the inner circumferential diameter of the bellows 50 in contact with the piston 40 and the outer circumferential diameter of the piston 40 are the same, no bending occurs in the bellows ram 50.

벨로프램(50)의 경사각도(θ2)가 피스톤(40)의 경사각도(θ)보다 조금 커도, 밸브요소인 O링(79)이 밸브 좌(73)와 접한 위치에 있는 때에, 피스톤(40)과 접촉하는 벨로프램(50)의 내주지름과, 피스톤(40)의 외주지름이 같다면, 벨로프램(50)의 내구성은 현저히 향상하는 것을, 본 출원인은 실험에 의해 확인하고 있다. 벨로프램(50)의 경사각도(θ2)와 피스톤(40)의 경사각도(θ)를 같게 하면, 더욱 내구성이 향상하는 것을, 본 출원인은 실험에 의해 확인하고 있다.Even when the inclination angle θ2 of the bellows ram 50 is slightly larger than the inclination angle θ of the piston 40, when the O-ring 79 serving as the valve element is in the position in contact with the valve seat 73, the piston 40 Applicant has confirmed by experiment that if the inner circumferential diameter of the bellows 50 in contact with) and the outer circumferential diameter of the piston 40 are the same, the durability of the bellows 50 is remarkably improved. Applicants have confirmed by experiment that the inclination angle θ2 of the bellows ram 50 and the inclination angle θ of the piston 40 are the same, which further improves durability.

또한, 벨로프램(50)은 제1 테이퍼면(55A) 및 제2 테이퍼면(55B)의 2개를 구비하고 있기 때문에, 진공개폐밸브(10)의 개폐동작에 수반하는 신축성을 유지할 수 있음과 동시에, 주름에 기인하여 발생하는 균열에 의해 벨로프램(50)이 단기에 파손되는 것을 억제할 수 있다.In addition, since the bellows ram 50 includes two of the first taper surface 55A and the second taper surface 55B, the bellows ram 50 can maintain the elasticity associated with the opening / closing operation of the vacuum opening / closing valve 10. At the same time, the bellows 50 can be prevented from being damaged in a short time due to cracks generated due to wrinkles.

또한, 진공개폐밸브(10)에서 제1 테이퍼면(55A) 및 제2 테이퍼면(55B) 사이 를 연결하는 변곡부(56)는 벨로프램(50)의 축선(AX)의 중앙위치보다, 플랜지부(54) 쪽에 위치하기 때문에, 벨로프램(50)의 제2 테이퍼면(55B)이 습곡 형상으로 접힌 때에도, 변곡부(56)에서 접히는 경우가 없다.In addition, the inflected portion 56 connecting the first taper surface 55A and the second taper surface 55B in the vacuum opening / closing valve 10 has a planar position rather than a central position of the axis AX of the bellows ram 50. Because it is located on the branch 54 side, even when the second tapered surface 55B of the bellows ram 50 is folded in a folded shape, it is not folded in the inflection portion 56.

당해 진공개폐밸브(10)가 반복하여 개폐해도, 벨로프램(50)의 제1, 제2 테이퍼면(55A< 55B) 중 다른 부분보다도 응력이 집중되지 쉬운 변곡부(56)에 제2 테이퍼면(55B)의 접힘이 반복하여 행해지지 않기 때문에, 변곡부(56)에서 반복하여 접히는 것에 의해 기인한 벨로프램(50)의 열화(고무 성형부재(51)의 재료 피로)의 발생이 방지될 수 있다.Even if the vacuum opening / closing valve 10 is repeatedly opened and closed, the second tapered surface is formed on the inflection portion 56 where stress is less likely to be concentrated than other portions of the first and second tapered surfaces 55A <55B of the bellows ram 50. Since the folding of the 55B is not performed repeatedly, the occurrence of deterioration of the bellows 50 (material fatigue of the rubber molding member 51) caused by the repeated folding in the inflection portion 56 can be prevented. have.

따라서, 벨로프램(50)이 조기에 파손되는 것을 억제할 수 있다.Therefore, it is possible to suppress the bellows 50 from being damaged early.

또한, 본 실시형태의 진공개폐밸브(10)에서, 벨로프램(50)이 밸브요소인 O링(79)을 유지하는 포핏 밸브요소(76)와 피스톤(40)을 접속하는 피스톤 로드(48)의 외주와 끼워 맞는 것에 의해, 벨로프램(50)을 피스톤(40)에 대하여 위치결정하는 관통구멍(57)을 구비하고 있기 때문에, 벨로프램(50)을 용이 또한 정확하게 피스톤(40)에 위치결정할 수 있다.In addition, in the vacuum opening / closing valve 10 of the present embodiment, the piston rod 48 connecting the piston 40 and the poppet valve element 76 holding the O-ring 79 as the valve element 50 is a valve element. By fitting the outer periphery of the bellows 50 to the piston 40, the through-hole 57 is positioned so that the bellows 50 can be easily and accurately positioned on the piston 40. FIG. Can be.

또한, 진공개폐밸브(10)에서, 벨로프램(50)은 인서트 성형에 의해, 고무(51A)에 벨로프램(50)의 표면(51a)을 따른 방향으로 가요성이 있는 트리코 직의 짜임새를 가지는 기포(51B)를 매설한 고무 성형부재(51)를 포함한다.In the vacuum opening / closing valve 10, the bellows ram 50 has a texture of flexible tricot fabric in the direction along the surface 51a of the bellows ram 50 on the rubber 51A by insert molding. The rubber molding member 51 which embed | buried the bubble 51B is included.

이것에 의해, 고무(51A)로 기밀성을, 구동 에어(AR)의 가압력에 대항하는 강도를 기포(51B)에 부여함과 동시에, 피스톤(40)의 동작 및 피스톤(40)의 외주면(41)의 형상에 맞춰서 자유롭게 굴곡하기 쉬운 벨로프램이 된다.As a result, the rubber 51A provides airtightness to the bubble 51B against the pressing force of the drive air AR, and at the same time, the operation of the piston 40 and the outer circumferential surface 41 of the piston 40. It is easy to bend freely according to the shape of the bellows.

특히, 본 실시형태의 진공개폐밸브(10)에서, 벨로프램(50)의 기포(51B)의 조직감은 트리코 직이기 때문에, 구동 에어(AR)의 공급시에 벨로프램(50)의 제2 테이퍼면(55B)이 피스톤(40)의 외주면(41)을 따라 팽창한 때에, 벨로프팸(50)은 피스톤(40)의 외주면(41)의 형상을 따르도록 굴곡하기 쉬워진다.In particular, in the vacuum opening / closing valve 10 of the present embodiment, since the texture of the bubbles 51B of the bellows 50 is tricot, the second taper of the bellows 50 is supplied at the time of supply of the drive air AR. When the surface 55B expands along the outer circumferential surface 41 of the piston 40, the bellows fem 50 is easily bent to follow the shape of the outer circumferential surface 41 of the piston 40.

또한, 진공개폐밸브(10)에서 벨로프램(50)과 피스톤(40)은 볼록부(53)와 오목부(44)와의 삽입으로, 동심축 상에 위치결정되어 고착되어 있다.In addition, in the vacuum opening / closing valve 10, the bellows 50 and the piston 40 are positioned and fixed on the concentric shaft by the insertion of the convex portion 53 and the concave portion 44.

이것에 의해, 밸로프램(50)의 중앙부(52)와 피스톤(40)의 수압면(43)과의 상대적인 위치 어긋남이 생기지 않기 때문에, 벨로프램(50)의 제1, 제2 테이퍼면(55A, 55B)은 피스톤(40)의 동작에 맞추고, 제1, 제2 테이퍼면(55A, 55B)의 주변 방향에 있어서 균등하게 굴곡하거나 늘어나거나 할 수 있다. 이 때문에, 피스톤(40)의 구동을 적절히 행할 수 있고, 벨로프램(50)으로 피스톤(40)의 외주면(41)과 단동 공기압 실린더(30)의 실린더 내주면(31)과의 간격(45)을 적절한 상태로 밀폐할 수 있다.As a result, a relative positional shift between the central portion 52 of the bellows ram 50 and the pressure receiving surface 43 of the piston 40 does not occur, so the first and second tapered surfaces 55A of the bellows ram 50 are not present. , 55B can be bent or extended evenly in the peripheral direction of the first and second tapered surfaces 55A, 55B in accordance with the operation of the piston 40. For this reason, the piston 40 can be driven appropriately, and the clearance 45 between the outer peripheral surface 41 of the piston 40 and the cylinder inner peripheral surface 31 of the single acting pneumatic cylinder 30 is adjusted. Can be sealed in proper condition.

이상에 있어서, 본 발명을 실시형태에 입각하여 설명하였지만, 본 발명은 상술한 실시형태에 한정되는 것이 아니며, 그 요지를 벗어나지 않는 범위에서 적절하게 변경하여 적용할 수 있음은 당연하다.As mentioned above, although this invention was demonstrated based on embodiment, this invention is not limited to embodiment mentioned above, It is natural that it can change suitably and can apply in the range which does not deviate from the summary.

예를 들면, 본 실시형태에서는 피스톤(40)의 오목부(44)를 수압면(43)에, 그리고 밸로프램(50)의 볼록부(53)을 중앙부(52)에, 모두 환상의 형상으로 마련하였다. 그러나, 피스톤의 오목부 및 벨로프램의 볼록부는 피스톤의 오목부와 벨로프램의 볼록부와의 삽입에 의해 양자가 위치결정되는 형상이면 좋고, 피스톤에 오목부 를 벨로프램에 볼록부를 배설하는 위치나, 오목부 및 볼록부의 형태는 적절하게 변경할 수 있다.For example, in the present embodiment, the concave portion 44 of the piston 40 is provided on the hydraulic pressure surface 43, and the convex portion 53 of the valve ram 50 is formed in the center portion 52 in an annular shape. Prepared. However, the concave portion of the piston and the convex portion of the bellows ram may be shaped such that both are positioned by insertion of the concave portion of the piston and the convex portion of the bellows ram. The shape of the concave portion and the convex portion can be appropriately changed.

또한, 본 실시형태에서 벨로프램(50)에 있어서, 경사기점부위(54S)와 변곡부(56)와의 사이를, 가상선(M)과 이루는 각도를 제1 경사각(θ1)으로 하는 환상의 제1 테이퍼면(55A)으로 하였다. 그러나 벨로프램 중 고정부와 테이퍼면과의 사이에 있는 면 형상을 피스톤의 보어 방향에서 본 때의 단면 형상으로 원호 형상으로 하여도 좋다.Moreover, in the bellows 50 in this embodiment, the annular agent which makes the angle which makes the virtual line M the 1st inclination angle (theta) 1 between the inclination starting point part 54S and the inflection part 56 is It was set as 55 A of 1 taper surfaces. However, the surface shape between the fixed portion and the tapered surface of the bellows may be an arc shape in the cross-sectional shape as seen in the bore direction of the piston.

본 발명이 실시형태를 기술하는 명세서에 통합되고 일부를 구성하는, 첨부된 도면은 발명의 목적, 이점 및 원리를 설명하는 역할을 한다.The accompanying drawings, which are incorporated in and constitute a part of the specification, illustrate embodiments, serve to explain the objects, advantages, and principles of the invention.

도 1은 본 실시형태의 진공개폐밸브에 포함된 벨로프램을 도시한 단면도이다.1 is a cross-sectional view showing the bellows included in the vacuum open / close valve of the present embodiment.

도 2는 본 실시형태의 벨로프램을 이루는 고무 성형부재를 설명하기 위한 설명도이고, 도 1에 도시한 부의 확대도이다.FIG. 2 is an explanatory view for explaining a rubber molding member constituting the bellows ram of the present embodiment, and is an enlarged view of the part shown in FIG. 1.

도 3은 본 실시형태의 벨로프램 중, 기포의 짜임새를 설명하는 설명도이다.It is explanatory drawing explaining the texture of foam | bubble among the bellows ram of this embodiment.

도 4는 본 실시형태의 진공개폐밸브의 구성을 설명하는 설명도로서, 밸브폐쇄상태를 도시한다.Fig. 4 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the vacuum opening / closing valve of the present embodiment, showing the valve closing state.

도 5는 본 실시형태의 진공개폐밸브의 구성을 설명하는 설명도로서, 밸브개방상태를 도시한다.FIG. 5 is an explanatory diagram for explaining the configuration of the vacuum open / close valve according to the present embodiment, and shows a valve open state.

도 6은 도 4에 도시한, P부의 확대도이다.FIG. 6 is an enlarged view of a portion P shown in FIG. 4.

도 7은 도 6에 도시한, Q부를 도시한 것이며, 피스톤의 외주면과 실린더의 내주면과의 간격의 태양을 확대하여 도시한 설명도이다.FIG. 7 is a view showing the Q portion shown in FIG. 6, and is an explanatory view showing an enlarged view of the interval between the outer circumferential surface of the piston and the inner circumferential surface of the cylinder.

도 8은 피스톤(40)의 형상을 도시한 단면도이다.8 is a cross-sectional view showing the shape of the piston 40.

도 9는 도 6의 A-A 선에서 본 단면도이며, 가압시의 벨로프램의 형태를 설명하기 위한 설명도이다.FIG. 9 is a cross-sectional view seen from the line A-A in FIG. 6 and is an explanatory diagram for explaining the form of the bellows ram under pressure.

도 10은 본 실시형태의 진공개폐밸브를 포함하는 진공압력제어시스템의 구성을 설명하는 설명도이다.FIG. 10 is an explanatory view for explaining a configuration of a vacuum pressure control system including the vacuum open / close valve according to the present embodiment.

도 11은 종래의 진공개폐밸브의 구성을 설명한 설명도이다.11 is an explanatory view for explaining a configuration of a conventional vacuum opening and closing valve.

도 12는 도 11에 도시한, R부의 확대도이다.FIG. 12 is an enlarged view of an R portion shown in FIG. 11.

도 13은 종래의 벨로프램을 도시한 단면도이다.13 is a cross-sectional view showing a conventional bellows ram.

도 14는 종래의 벨로프램 중, 기포의 짜임새를 설명하기 위한 설명도이다.It is explanatory drawing for demonstrating the texture of a bubble among the conventional bellows ram.

도 15는 종래의 벨로프램을 도시한 단면도이며, 가압시의 벨로프램의 형상을 설명하기 위한 설명도이다.It is sectional drawing which shows the conventional bellows ram, and is explanatory drawing for demonstrating the shape of the bellows ram at the time of pressurization.

도 16은 도 15의 B-B 선에서 본 단면도이다.FIG. 16 is a cross-sectional view taken along line B-B of FIG. 15.

Claims (4)

진공용기와 진공펌프와의 사이에서 접속가능한 진공개폐밸브에 있어, In the vacuum opening and closing valve which can be connected between the vacuum container and the vacuum pump, 상기 진공용기 또는 상기 진공펌프의 한쪽에 접속가능한 포트가 형성된 밸브 좌,A valve seat having a port connectable to one of the vacuum container or the vacuum pump, 상기 밸브 좌에 접하고 떨어질 수 있는 밸브요소,A valve element in contact with the valve seat and capable of falling, 유체에 의해 구동되고, 상기 밸브요소를 이동시키는 피스톤,A piston which is driven by a fluid and moves the valve element, 상기 피스톤이 수용되는 실린더, 및A cylinder in which the piston is received, and 상기 피스톤의 외주면과 상기 실린더의 내주면과의 소정 간격을 상기 피스톤의 동작과 함께 변형하여 밀폐하는 벨로프램을 포함하며,And a bellows that deforms and seals a predetermined distance between an outer circumferential surface of the piston and an inner circumferential surface of the cylinder together with the operation of the piston. 상기 밸브 좌에 대하여 상기 밸브요소의 개도를 변화시켜서 상기 진공용기 안의 진공압력을 제어하는 진공개폐밸브에 있어서,In the vacuum opening and closing valve for controlling the vacuum pressure in the vacuum container by changing the opening degree of the valve element with respect to the valve seat, 상기 벨로프램은 상기 피스톤의 외주면과 접속함과 동시에 소정의 경사각도로 형성된 주면을 포함하고,The bellows ram includes a main surface which is connected to an outer circumferential surface of the piston and formed at a predetermined inclination angle. 상기 피스톤의 외주면은 소정의 경사각도로 형성된 경사면을 포함하며,The outer circumferential surface of the piston includes an inclined surface formed at a predetermined inclination angle, 상기 벨로프램과 상기 피스톤은 상기 밸브요소가 상기 밸브 좌에 접한 위치에 있을 때에 상기 벨로프램의 상기 피스톤과 접촉하는 주면 부분의 내주지름과 상기 벨로프램과 접촉하는 상기 피스톤의 외주지름이 같도록 형성되고,The bellows and the piston are formed such that the inner circumference of the main surface portion in contact with the piston of the bellows and the outer circumference of the piston in contact with the bellows when the valve element is in the position in contact with the valve seat. Become, 상기 벨로프램의 경사각도와 상기 피스톤의 경사각도가 같도록 형성되며,The inclination angle of the bellows ram and the inclination angle of the piston are formed to be the same, 상기 벨로프램의 주면은 중심축을 따른 단면에 있어서, 상기 피스톤의 스트 로크 방향을 따르는 축선과 이루는 각도가 다른 제1, 제2 경사면을 포함하고,The main surface of the bellows ram includes first and second inclined surfaces having different angles from an axis along a stroke direction of the piston in a cross section along a central axis, 상기 벨로프램의 경사각도는 상기 제1, 제2 경사면 중, 각도가 작은 경사면의 경사각도이며,An inclination angle of the bellows ram is an inclination angle of an inclined surface having a smaller angle among the first and second inclined surfaces, 상기 밸브요소와 상기 피스톤을 접속하는 로드를 더 포함하며, Further comprising a rod connecting the valve element and the piston, 상기 벨로프램에 상기 포드가 삽입되는 삽입구멍이 형성되고,An insertion hole into which the pod is inserted is formed in the bellows ram, 상기 벨로프램이 상기 삽입구멍을 이용하여 상기 로드의 외주와 끼워 맞추는 것에 의해 위치결정되는 것을 특징으로 하는 진공개폐밸브.And the bellows ram is positioned by fitting with the outer circumference of the rod using the insertion hole. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 벨로프램은 지름 방향의 주연에 상기 실린더에 고정되는 고정부를 포함하며,The bellows ram includes a fixing part fixed to the cylinder at the peripheral edge in the radial direction, 상기 벨로프램은 상기 제1, 2 경사면 사이를 연결하는 변곡부를 더 포함하고, 상기 변곡부는 상기 벨로프램의 상기 축선 방향 중앙의 위치보다, 상기 고정부 쪽에 위치하는 것을 특징으로 하는 진공개폐밸브.The bellows ram further includes an inflection portion connecting between the first and second inclined surfaces, wherein the inflection portion is located on the fixing side, rather than a position in the axial center of the bellows ram. 제1항에 있어서,The method of claim 1, 상기 벨로프램은 고무에 상기 벨로프램의 면을 따른 방향으로 가요성이 있는 짜임새를 가지는 기포를 인서트 성형한 고무 성형부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 진공개폐밸브.The bellows ram is a vacuum opening valve, characterized in that it comprises a rubber molded member of the foam insert having a flexible texture in the direction along the surface of the bellows ram on the rubber. 제3항에 있어서,The method of claim 3, 상기 기포의 상기 짜임새는 트리코 직인 것을 특징으로 하는 진공개폐밸브.The texture of the bubble is a vacuum opening and closing valve, characterized in that the tricot.
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